EP4062037A1 - Waste heat recovery installation for utilising thermal energy recovered from exhaust gas streams for power generation by means of steam - Google Patents

Waste heat recovery installation for utilising thermal energy recovered from exhaust gas streams for power generation by means of steam

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Publication number
EP4062037A1
EP4062037A1 EP20807787.5A EP20807787A EP4062037A1 EP 4062037 A1 EP4062037 A1 EP 4062037A1 EP 20807787 A EP20807787 A EP 20807787A EP 4062037 A1 EP4062037 A1 EP 4062037A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
exhaust gas
heat exchanger
steam
low
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP20807787.5A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Alexander Deierling
Wei Jin
Jürgen KLEBES
Sven SALDEN
Bernd SCHÄTZLER
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Power Europe GmbH
Cnud Efco Operations Sa
Original Assignee
Mitsubishi Power Europe GmbH
Cnud Efco Operations Sa
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Power Europe GmbH, Cnud Efco Operations Sa filed Critical Mitsubishi Power Europe GmbH
Publication of EP4062037A1 publication Critical patent/EP4062037A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K23/00—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids
    • F01K23/02—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled
    • F01K23/06—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/106—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle with water evaporated or preheated at different pressures in exhaust boiler
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01K23/10—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle
    • F01K23/103—Plants characterised by more than one engine delivering power external to the plant, the engines being driven by different fluids the engine cycles being thermally coupled combustion heat from one cycle heating the fluid in another cycle with exhaust fluid of one cycle heating the fluid in another cycle with afterburner in exhaust boiler
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01K—STEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K7/00—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating
    • F01K7/16—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type
    • F01K7/18—Steam engine plants characterised by the use of specific types of engine; Plants or engines characterised by their use of special steam systems, cycles or processes; Control means specially adapted for such systems, cycles or processes; Use of withdrawn or exhaust steam for feed-water heating the engines being only of turbine type the turbine being of multiple-inlet-pressure type

Definitions

  • Waste heat recovery system for the use of thermal energy recovered from exhaust gas flows to generate electricity by means of steam
  • the invention is directed to a waste heat recovery system for using thermal energy recovered from exhaust gas flows to generate electricity by means of water vapor in a steam power plant.
  • WO 2012/048706 A2 discloses the use of waste heat from a flat glass furnace to generate steam and electricity in a steam power plant, with at least parts of the exhaust gas flow being fed to a superheater connected to the water-steam circuit of the steam power plant.
  • Waste heat recovery systems based on a single-pressure water-steam cycle with a net efficiency of approx. 16 - 18% and an organic Rankine cycle (ORC) with a net efficiency of approx. 12 - 20% known, whereby the organic Rankine cycle (ORC) comprises heat transfer via a separate thermal oil heat recovery system and power generation via the ORC cycle.
  • ORC organic Rankine cycle
  • the invention is therefore based on the object of creating a solution with which the net efficiency of a waste heat recovery system can be improved when using thermal energy recovered from exhaust gas flows to generate electricity by means of water vapor in a steam power plant.
  • the waste heat recovery system according to the invention for the use of thermal energy recovered from exhaust gas flows to generate electricity by means of water vapor in a steam power plant is characterized in that the waste heat recovery system comprises at least two steam-generating heat exchangers through which one of two separate exhaust gas flows flows, which on the steam side are converted into a common water-steam Circuit of the steam power plant, which has a steam turbine set with a connected generator for generating electricity, are integrated, from which one, in particular second, of the two exhaust gas streams flows through at least one heat exchanger, which is designed as a high pressure heat exchanger, in particular high pressure superheater, or as medium pressure heat exchanger, in particular medium pressure superheater, or as low pressure heat exchanger, in particular low pressure superheater, and from the other, in particular first, of the two exhaust gas flows at least a heat exchanger is flowed through, which is designed as a high-pressure heat exchanger, in particular a high-pressure evaporator, and on the steam side is in line connection with the high-pressure
  • the advantage results from the fact that two separate exhaust gas flows are used. These preferably have different energy levels, in particular different temperatures.
  • Medium pressure heat exchangers in particular medium pressure preheaters, or as Low-pressure heat exchanger, in particular low-pressure preheater, is formed and the other, in particular first, of the two exhaust gas flows flows through at least one further heat exchanger, which is used as a high-pressure heat exchanger, in particular high-pressure preheater, or as a medium-pressure heat exchanger, in particular
  • Low pressure preheater is formed, which the invention provides in an embodiment.
  • each of the two exhaust gas flows to flow through a plurality of heat exchangers from the group of preheaters and / or evaporators and / or superheaters, which are connected in series with respect to the exhaust gas flow direction and which are in the feed water line and / or on the steam side are involved in the water-vapor cycle.
  • a particularly advantageous embodiment of the waste heat recovery system according to the invention is characterized in that the waste heat recovery system comprises at least four steam-generating heat exchangers, each of which has one of two exhaust gas streams flowing through it, which are integrated on the steam side into a common water-steam circuit of the steam power plant, which has a steam turbine set with at least one low-pressure and a high-pressure turbine and a connected generator for generating electricity, two of these four heat exchangers are designed as high-pressure heat exchangers and two as low-pressure heat exchangers, and one high-pressure heat exchanger and one low-pressure heat exchanger are each traversed by one of the two exhaust gas streams, the two of which are each of the same Exhaust gas flow through the heat exchangers of the high pressure heat exchanger in relation to the flow direction of this respective exhaust gas flow upstream of the low pressure heat exchanger is ordered, and the two high-pressure heat exchangers and the two low-pressure heat exchangers are each connected in series on the steam side and the high-pressure heat exchanger of the two high
  • one of the two exhaust gas flows is a first exhaust gas flow and if the high-pressure heat exchanger through which this first exhaust gas flow flows is a high-pressure evaporator integrated into a high-pressure part of the feed water line of the water-steam circuit and the first exhaust gas flow from this flowed through low-pressure heat exchanger is a low-pressure evaporator integrated into a low-pressure part of the feedwater line of the water-steam cycle.
  • This offers the possibility of overheating the steam formed in this pair of heat exchangers in the second pair of heat exchangers through which the other exhaust gas flow flows and thereby achieving a particularly effective increase in the net efficiency of the waste heat recovery system.
  • the invention therefore provides that one of the two exhaust gas flows is a second exhaust gas flow and that the high pressure heat exchanger through which this second exhaust gas flow flows is a high pressure superheater and the low pressure heat exchanger through which this second exhaust gas flow flows is a low pressure superheater.
  • the invention further provides that one or both of the two exhaust gas streams each have an upstream of the respective at least one heat exchanger, in particular the respective high pressure heat exchanger, with respect to the flow direction of this respective exhaust gas stream
  • Gas burner or gas booster is assigned, which is in line connection with the respective exhaust gas flow and which generates a hot exhaust gas that can be added to the respective exhaust gas flow to increase its temperature via this line connection upstream of the respective at least one heat exchanger, in particular the respective high-pressure heat exchanger.
  • the exhaust gas flows used are expediently those from one or more industrial plants, so that the invention further provides that the two exhaust gas flows are parts of a split exhaust gas flow or two separately extracted exhaust gas flows from one or more industrial plants.
  • the other, in particular the first, exhaust gas flow can have a temperature of 350 ° C - 850 ° C preferably from 420 ° C to 550 ° C
  • the one, in particular second, exhaust gas stream can have a temperature of 350 ° C to 850 ° C, preferably after admixing exhaust gas from the gas burner or gas booster, a temperature of 550 ° C to 1100 ° C, in particular a temperature between 600 ° C and 900 ° C, whereby the invention is also characterized in a further embodiment.
  • the at least one heat exchanger through which the one, in particular the second, exhaust gas flow flows is a high-pressure heat exchanger or the heat exchangers through which the one, in particular the second, exhaust gas flow comprises a high-pressure heat exchanger , which generates water vapor at a pressure of 70-100 bar and a temperature of 510 ° C - 540 ° C and feeds it into the water-steam cycle, and if the at least one heat exchanger through which the one, in particular the second exhaust gas stream flows, is a low-pressure heat exchanger or one of the heat exchangers through which the one, in particular the second, exhaust gas stream flows
  • the two respective pairs each consisting of a high-pressure heat exchanger and a low-pressure heat exchanger in combination with other heat exchangers integrated into the water-steam cycle, can advantageously be combined in separate system units.
  • the invention further provides that the low-pressure evaporator is part of a system unit through which the other, in particular the first, exhaust gas flow flows and which, in relation to the flow direction of this other, in particular the first, exhaust gas flow upstream of the low-pressure evaporator, enters the high-pressure part of the feedwater line of the Water-steam circuit integrated first high-pressure preheater and downstream of the low-pressure evaporator comprises a low-pressure evaporator integrated into the low-pressure part of the feedwater line of the water-steam circuit.
  • the low-pressure superheater and the high-pressure superheater are components of a further system unit through which the one, in particular the second, exhaust gas flow flows and which, with regard to the flow direction of this, one, in particular the second, exhaust gas flow downstream of the low-pressure superheater one in the Comprises high pressure part of the feed water line of the water-steam circuit integrated second high-pressure preheater.
  • the invention further proposes that the waste heat recovery system together with at least one further, with regard to the arrangement and integration of its heat exchanger in the water-steam Circuit, preferably identical to the waste heat recovery system, another waste heat recovery system, which is integrated into the water-steam cycle in parallel to the waste heat recovery system and in which at least one heat exchanger, preferably one high-pressure heat exchanger and one low-pressure heat exchanger, is flowed through by one of two further exhaust gas streams is interconnected with a heat recovery system for generating electricity by means of steam.
  • the waste heat recovery system together with at least one further, with regard to the arrangement and integration of its heat exchanger in the water-steam Circuit, preferably identical to the waste heat recovery system, another waste heat recovery system, which is integrated into the water-steam cycle in parallel to the waste heat recovery system and in which at least one heat exchanger, preferably one high-pressure heat exchanger and one low-pressure heat exchanger, is flowed through by one of two further exhaust gas streams is interconnected with a heat recovery system for generating electricity by
  • the waste heat recovery system or the heat recovery system formed from it or with it is expediently designed in such a way that it or the heat recovery system formed therewith generates an electrical output of 2-70 MW ei by means of a generator connected to the steam turbine set or several generators connected to the steam turbine set.
  • Waste heat recovery systems arise in particular when the exhaust gas flows and / or the further exhaust gas flows are those of one or more sinter cooling systems or one or more furnace systems or one or more glass furnaces, in particular one or more float glass or container glass systems, which ultimately also makes the invention excels.
  • FIG. 1 The invention is explained in more detail below with reference to the single FIGURE, FIG. 1.
  • Each waste heat recovery system 9.1 and 9.2 has seven heat exchangers 1 - 7, each designed as high-pressure or low-pressure heat exchangers, namely a high-pressure evaporator (HP EVA 1) 1, a first high-pressure preheater (HP ECO 1) 2, a low-pressure evaporator (LP EVA 1).
  • HP EVA 1 high-pressure evaporator
  • HP ECO 1 first high-pressure preheater
  • LP EVA 1 low-pressure evaporator
  • a low pressure preheater (LP ECO 1) 4 a high pressure superheater (HP SH 1) 5, a low pressure superheater (LP SH 1) 6 and a second High pressure preheater (HP ECO 2) 7.
  • the first high pressure preheater (HP ECO 1) 2 is combined with the low pressure evaporator (LP EVA 1) 3 and the low pressure preheater (LP ECO 1) 4 each in a system unit 18.
  • the high-pressure superheater (HP SH 1) 5, the low-pressure superheater (LP SH 1) 6 and the second high-pressure preheater (HP ECO 2) 7 are each combined in a further system unit 19.
  • the heat exchanger high pressure evaporator (HP EVA 1) 1, first high pressure preheater (HP ECO 1) 2, low pressure evaporator (LP EVA 1) 3 and low pressure preheater (LP ECO 1) 4 of the waste heat recovery system 9.1 are in relation to a first exhaust gas stream 10a flowing through these heat exchangers 1 - 4 Connected in series.
  • This first exhaust gas flow 10a flows through these heat exchangers 1 - 4 in the order high pressure evaporator (HP EVA 1) 1, first high pressure preheater (HP ECO 1) 2, low pressure evaporator (LP EVA 1) 3 and low pressure preheater (LP ECO 1) 4.
  • the first exhaust gas stream 10a is discharged via a chimney.
  • Waste heat recovery system 9.2 flows through a second exhaust gas stream 11a.
  • the heat exchanger high pressure superheater (HP SH 1) 5, low pressure superheater (LP SH 1) 6 and second high pressure preheater (HP ECO 2) 7 of the waste heat recovery system 9.1 are connected in series with respect to a second exhaust gas flow 10b flowing through these heat exchangers 5-7.
  • This second exhaust gas flow 10b flows through these heat exchangers 5 - 7 in the order high pressure superheater (HP SH 1) 5, low pressure superheater (LP SH 1) 6 and second high pressure preheater (HP ECO 2) 7.
  • the second exhaust gas flow is also 10b discharged through a chimney.
  • Waste heat recovery system 9.2 flows through a second exhaust gas stream 11b.
  • the respective second exhaust gas flow 10b, 11b is in line connection upstream of the respective heat exchanger high pressure superheater (HP SH 1) 5 with a gas burner or gas booster 8, viewed in the exhaust gas flow direction, in which a fuel is burned and its hot exhaust gas is at least partially mixed with the respective first exhaust gas stream 10a, 11a.
  • HP SH 1 heat exchanger high pressure superheater
  • the heat exchangers low-pressure preheater (LP ECO 1) 4, low-pressure evaporator (LP EVA 1) 3 and low-pressure superheater (LP SH 1) 6 of the waste heat recovery system 9.1 and the other waste heat recovery system 9.2 are connected in series with respect to the water-steam circuit 15 and with the low-pressure part 17b the feed water line 17 of the water-steam circuit 15 connected.
  • the feed water is preheated in the low-pressure preheater (LP ECO 1) 4, then evaporated in the low-pressure evaporator (LP EVA 1) 3 and finally superheated in the low-pressure superheater (LP SH 1) 6.
  • the superheated steam emerging from the low-pressure superheater (LP SH 1) 6 is directed to a low-pressure turbine 14b of the steam turbine set 14 arranged in the water-steam circuit 15.
  • the waste heat recovery system 9.1 and the further waste heat recovery system 9.1 itself are connected in parallel with respect to the water-steam circuit 15.
  • the heat exchangers first high-pressure preheater (HP ECO 1) 2 and second high-pressure preheater (HP ECO 2) 7 of the waste heat recovery system 9.1 and the further waste heat recovery system 9.2 are initially connected in parallel with the high-pressure part 17a of the feedwater line 17 of the water-steam circuit with regard to the water-steam circuit 15. Circuit 15 connected and then connected in series with the high pressure evaporator (HP EVA 1) 1 and the high pressure superheater (HP SH 1) 5 connected.
  • the feed water is in the first high pressure preheater (HP ECO 1) 2 of the waste heat recovery system 9.1 by means of the first exhaust gas flow 10a or in the first high pressure preheater (HP ECO 1) 2 of the further waste heat recovery system 9.2 by means of the first exhaust gas flow 11a and in the second high pressure preheater (HP ECO 2) 7 the waste heat recovery system 9.1 preheated by means of the second exhaust gas flow 10b or in the second high-pressure preheater (HP ECO 2) 7 of the further waste heat recovery system 9.2 by means of the second exhaust gas flow 11 b.
  • the feed water heated in this way is then evaporated in the respective high pressure evaporator (HP EVA 1) 1 and finally superheated in the respective high pressure superheater (HP SH 1) 5.
  • the superheated steam emerging from the high-pressure superheater (HP SH 1) 5 is directed to a high-pressure turbine 14 a of the steam turbine set 14 arranged in the water-steam circuit 15.
  • the waste heat recovery system 9.1 and the further waste heat recovery system 9.2 itself are connected in parallel with respect to the water-steam circuit 15.
  • the waste heat recovery system 9.1 and the further waste heat recovery system 9.2 are therefore connected in parallel with respect to the water-steam circuit 15, i.e. they are located in the same water-steam circuit 15, but use the waste heat from different exhaust gas flows.
  • the waste heat recovery system 9.1 uses the waste heat from the exhaust gas flows 10a, 10b and the further waste heat recovery system 9.2 uses the waste heat from the exhaust gas flows 11a, 11b.
  • Waste heat recovery system 9.1 flow through, it concerns parts of a split exhaust gas flow or two separately withdrawn exhaust gas flows of one or more Industrial plants.
  • the first and second exhaust gas streams 11a, 11b which flow through the further exhaust gas recovery system 9.2, are parts of a split exhaust gas stream or two separately withdrawn exhaust gas streams from one or more industrial systems, this industrial system or industrial systems preferably being / are different from the one whose Exhaust gas flow or exhaust gas flows 10a, 10b flows through / flow through the waste heat recovery system 9.1.
  • the water-steam circuit 15 comprises, downstream of the steam turbine set 14, a condenser 13 and a feed water tank 12, the degassing device of which is connected to a steam line of the steam turbine set 14.
  • the feed water line 17 branches off from the feed water tank 12.
  • the first exhaust gas flow 10a of the waste heat recovery system 9.1 and the first exhaust gas flow 11a of the further waste heat recovery system 9.2 each have a temperature of 350.degree. C.-850.degree. C., preferably 420.degree. C.-550.degree.
  • the second exhaust gas flow 10b of the waste heat recovery system 9.1 and the second exhaust gas flow 11b of the further waste heat recovery system 9.2 each have a temperature of 350 ° C - 850 ° C, preferably after admixing exhaust gas from the gas burner or gas booster 8 a temperature of 550 ° C - 1100 ° C, in particular a temperature between 600 ° C and 900 ° C.
  • the respective first exhaust gas flow 10a, 11a in each case forms a larger volume flow than the respective second exhaust gas flow 10b, 11b.
  • this is only an exemplary design.
  • the waste heat recovery system 9.1 or the heat recovery system 9 formed from the two waste heat recovery systems 9.1 and 9.2 is designed in such a way that an electrical output of 2-70 MW ei can be generated by means of the at least one steam turbine set 14 and the at least one generator 16 arranged on it.
  • the exhaust gas flows 10a, 10b and / or the further exhaust gas flows 11a, 11b preferably originate from exhaust gas flows of one or more sinter cooling systems or one or more furnace systems or one or more glass furnaces, in particular one or more float glass or container glass systems.
  • the respective first exhaust gas stream 10a, 11a is passed from an industrial system or an industrial process to a respective high-pressure evaporator (HP EVA 1) 1, which feeds the existing exhaust gas treatment systems, here as De-NO x - E-filter specified, is connected upstream.
  • HP EVA 1 high-pressure evaporator
  • the respective first exhaust gas stream 10a, 11a is passed into a respective high pressure economizer / high pressure evaporator (HP ECO 1) 2 and then into a respective low pressure evaporator (LP EVA 1) 3.
  • the respective heat exchangers 1 - 4 i.e. the respective low-pressure economizer / low-pressure evaporator (LP ECO 1) 4 as well as the respective first high-pressure economizer / high-pressure evaporator (HP ECO 1) 2, the respective low-pressure evaporator (LP EVA 1) 3 and the respective high-pressure evaporator (HP EVA 1) 1 are used to preheat or evaporate the feed water.
  • the feed water is pumped from the hot water tank of the condenser 13 into the feed water tank 12 for ventilation.
  • the degassing is preferably implemented by preheated feed water coming from one or both of the respective low-pressure economizer (s) / low-pressure evaporator (s) (LP ECO 1) 4 so as not to use any steam from the steam extraction of the steam turbine set 14.
  • This feed water extraction is marked in FIG. 1 with "SP”. Steam is withdrawn from the steam turbine set 14 only to start up the process or the heat recovery system 9.
  • the degassed feed water is transferred via low pressure feed water pumps in the low pressure part 17b of the feed water line 17 to the respective low pressure economizer / low pressure evaporator (LP ECO 1) 4 and Pumped via the high pressure feed water pumps in the high pressure part 17a of the feed water line 17 to the respective first high pressure economizer / high pressure evaporator (HP ECO 1) 2 and to the respective second high pressure economizer / high pressure evaporator (HP ECO 2) 7.
  • the preheated feed water is then passed to the respective low-pressure evaporator (LP EVA 1) 3 and to the respective high-pressure evaporator (HP EVA 1) 1, where it is evaporated in each case.
  • the saturated low-pressure and high-pressure steam is then transferred to the respective high-pressure superheater (HP SH 1) 5 or to the respective Low-pressure superheater (LP SH 1) 6 passed, where it is superheated in each case.
  • the superheated low-pressure steam and the superheated high-pressure steam are each fed to the corresponding turbine stages 14a, 14b of the steam turbine set 14 for generating electricity by means of the connected generator 16.
  • the steam is expanded in the steam turbine set 14, condensed in the condenser 13 and finally collected in the hot water space of the condenser 13. It is then pumped to the feed water tank 12 and the water-steam cycle begins again.
  • the waste heat of the respective first exhaust gas stream 10a, 11a is only used for preheating and evaporation of the feed water.
  • the overheating in the respective high-pressure superheater (HP SH 1) 5 or the respective low-pressure superheater (LP SH 1) 6 is implemented by using the respective second exhaust gas flow 10b, 11b and / or, if necessary, by additional firing by means of the gas booster 8.
  • the main components of the heat recovery system 9 are one or more multi-pressure waste heat recovery systems 9.1, 9.2 with one or more associated internal or external gas booster (s) 8, a multi-stage steam turbine or a multi-stage steam turbine set 14 and a condenser 13, which is used as a wet cooling tower or as air-cooled condenser can be performed with or without additional water cooling.
  • the steam turbine set 14 is designed as a condensation or counter-pressure steam turbine or steam turbine set.
  • the system usually comprises several Balance-of-Plant (BoP) systems such as steam piping systems, condensate systems, feed water systems or closed cooling water systems, etc., which are not shown in detail.
  • BoP Balance-of-Plant
  • waste heat recovery systems 9.1, 9.2 can be used, with the high pressure (HP) and medium pressure (MP) as well as low pressure (LP) steam lines of the individual waste heat recovery systems 9.1, 9.2 being merged and converted into corresponding HP, MP and LP stages of the steam turbine set 14 are performed, a medium pressure (MP) stage not being shown in the exemplary embodiment.
  • HP high pressure
  • MP medium pressure
  • LP low pressure
  • the respective waste heat recovery systems are 9.1 or the respective waste heat recovery systems are 9.1, 9.2 or the respective
  • Heat recovery system 9 in one or - if several exhaust gas sources can be used - embedded in several flue gas lines and thus exhaust gas flows of an industrial process or several industrial processes. If there are flue gas cleaning systems in the ducts, the respective heat recovery system 9 can be installed in front of and behind the flue gas cleaning systems to be ordered.
  • the construction of the respective waste heat recovery systems 9.1, 9.2 is unique and specially designed for the application described, since its main components can be functionally divided into several system units 18, 19.
  • 1 for an industrial application with existing flue gas cleaning systems comprises, for example, a system unit in each of the two waste heat recovery systems 9.1, 9.2, which consists of the high-pressure evaporator (HP EVA 1) 1, the system unit 18, which consists of the first high pressure preheater (HP ECO 1) 2, the low pressure evaporator (LP EVA 1) 3 and the low pressure preheater (LP ECO 1) 4, and the system unit 19, which consists of the high pressure superheater (HP SH 1) 5, the low pressure superheater (LP SH 1) 6 and the second high-pressure preheater (HP ECO 2) 7 and, if applicable, the internal or external gas booster 8.
  • Plant units and the respective heat recovery system 9 with its plant unit and plant components can be adapted to the respective industrial environment or its exhaust gas parameters. This means that in each case different system units or system components to a respective waste heat recovery system 9.1, 9.2 or a respective
  • Heat recovery system 9 can be combined or that heat exchangers such as HP / LP ECO or HP / LP EVA or the gas charging can be moved between the various system units and system components in order to ensure the highest possible efficiency.
  • overheating can be implemented in the following ways: Using the waste heat in the exhaust gas flow;
  • Additional firing via a gas booster that can be fired with natural gas, biogas, furnace gas or hydrogen;

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Abstract

In a waste heat recovery installation (9.1) for utilising thermal energy recovered from exhaust gas streams for power generation by means of steam in a steam power station the object is to create a solution by which the net efficiency of a waste heat recovery installation can be improved when thermal energy recovered from exhaust gas streams is utilised for power generation by means of steam in a steam power station. Acccording to the invention, this is achieved in that the waste heat recovery installation (9.1) comprises at least two steam-generating heat exchangers (1, 5; 3, 6) through each of which two exhaust gas streams (10a, 10b) flow which are separated from one another, said heat exchangers being integrated on the steam side into a common water-steam circuit (15) of the steam power station. One of the two exhaust gas streams (10b) flows through at least one heat exchanger which is designed as a high-pressure heat exchanger (5) or as a medium-pressure heat exchanger or as a low-pressure heat exchanger (6), and the other one of the two exhaust gas streams (10a) flows through at least one heat exchanger which is designed as a high-pressure heat exchanger (1) and on the steam side is connected by a line to the high-pressure heat exchanger (5) through which one exhaust gas stream (10b) flows, or the heat exchanger is designed as a medium-pressure heat exchanger and on the steam side is connected by a line to the medium-pressure heat exchanger through which one exhaust gas stream (10b) flows, or the heat exchanger is designed as a low-pressure heat exchanger (3) and on the steam side is connected by a line to the low-pressure heat exchanger (6) through which one exhaust gas stream (10b) flows.

Description

Abwärmerückgewinnungsanlage zur Nutzung von aus Abgasströmen rückgewonnener Wärmeenergie zur Stromerzeugung mittels Wasserdampfs Waste heat recovery system for the use of thermal energy recovered from exhaust gas flows to generate electricity by means of steam
Die Erfindung richtet sich auf eine Abwärmerückgewinnungsanlage zur Nutzung von aus Abgasströmen rückgewonnener Wärmeenergie zur Stromerzeugung mittels Wasserdampfs in einem Dampfkraftwerk. The invention is directed to a waste heat recovery system for using thermal energy recovered from exhaust gas flows to generate electricity by means of water vapor in a steam power plant.
Die Nutzung der in Abgasströmen industrieller Anlagen enthaltenen Wärme zur Erzeugung von Dampf und elektrischer Energie in einem Dampfkraftwerk ist bekannt. So offenbart die WO 2012/048706 A2 die Nutzung der Abwärme eines Flachglasofens zur Dampf- und Stromerzeugung in einem Dampfkraftwerk, wobei zumindest Teile des Abgasstroms einem an den Wasser-Dampf-Kreislauf des Dampfkraftwerks angeschlossenen Überhitzer zugeführt werden. The use of the heat contained in the exhaust gas streams of industrial plants to generate steam and electrical energy in a steam power plant is known. WO 2012/048706 A2 discloses the use of waste heat from a flat glass furnace to generate steam and electricity in a steam power plant, with at least parts of the exhaust gas flow being fed to a superheater connected to the water-steam circuit of the steam power plant.
Für die Abwärmenutzung aus industriellen Anwendungen sind beispielsweise Abwärmerückgewinnungsanlagen auf Basis eines Ein-Druck-Wasser-Dampf-Kreislaufs mit einem Netto- Wirkungsgrad von ca. 16 - 18 % sowie auf Basis eines organischen Rankine- Kreislaufs (ORC) mit einem Netto- Wirkungsgrad von ca. 12 - 20 % bekannt, wobei der organische Rankine-Kreislauf (ORC) eine Wärmeübertragung über ein separates Thermalöl- Wärmerückgewinnungssystem und die Stromerzeugung über den ORC-Kreislauf umfasst.Waste heat recovery systems based on a single-pressure water-steam cycle with a net efficiency of approx. 16 - 18% and an organic Rankine cycle (ORC) with a net efficiency of approx. 12 - 20% known, whereby the organic Rankine cycle (ORC) comprises heat transfer via a separate thermal oil heat recovery system and power generation via the ORC cycle.
Um einen hohen Netto-Wirkungsgrad zu erzielen, sind aber weitere Verbesserungen wünschenswert. In order to achieve a high net efficiency, however, further improvements are desirable.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Lösung zu schaffen, mit der sich der Netto-Wirkungsgrad einer Abwärmerückgewinnungsanlage bei der Nutzung von aus Abgasströmen rückgewonnener Wärmeenergie zur Stromerzeugung mittels Wasserdampfs in einem Dampfkraftwerk verbessern lässt. The invention is therefore based on the object of creating a solution with which the net efficiency of a waste heat recovery system can be improved when using thermal energy recovered from exhaust gas flows to generate electricity by means of water vapor in a steam power plant.
Diese Aufgabe wird durch eine Abwärmerückgewinnungsanlage gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 - 20. This object is achieved by a waste heat recovery system according to claim 1. Advantageous configurations and developments are the subject matter of the dependent claims 2-20.
Die erfindungsgemäße Abwärmerückgewinnungsanlage zur Nutzung von aus Abgasströmen rückgewonnener Wärmeenergie zur Stromerzeugung mittels Wasserdampfs in einem Dampfkraftwerk zeichnet sich dadurch aus, dass die Abwärmerückgewinnungsanlage mindestens zwei jeweils von einem von zwei voneinander getrennten Abgasströmen durchströmte, dampferzeugende Wärmetauscher umfasst, die dampfseitig in einen gemeinsamen Wasser-Dampf-Kreislauf des Dampfkraftwerks, der einen Dampfturbinensatz mit angeschlossenem Generator zur Stromerzeugung aufweist, integriert sind, wobei von dem einen, insbesondere zweiten, der beiden Abgasströme mindestens ein Wärmetauscher durchströmt wird, der als Hochdruckwärmetauscher, insbesondere Hochdrucküberhitzer, oder als Mitteldruckwärmetauscher, insbesondere Mitteldrucküberhitzer, oder als Niederdruckwärmetauscher, insbesondere Niederdrucküberhitzer, ausgebildet ist, und von dem anderen, insbesondere ersten, der beiden Abgasströme mindestens ein Wärmetauscher durchströmt wird, der als Hochdruckwärmetauscher, insbesondere Hochdruckverdampfer, ausgebildet ist und dampfseitig in Leitungsverbindung mit dem von dem einen, insbesondere zweiten, Abgasstrom durchströmten Hochdruckwärmetauscher, insbesondere Hochdrucküberhitzer, steht oder der als Mitteldruckwärmetauscher, insbesondere Mitteldruckverdampfer, ausgebildet ist und dampfseitig in Leitungsverbindung mit dem von dem einen, insbesondere zweiten, Abgasstrom durchströmten Mitteldruckwärmetauscher, insbesondere Mitteldrucküberhitzer, steht oder der als Niederdruckwärmetauscher, insbesondere Niederdruckverdampfer, ausgebildet ist und dampfseitig in Leitungsverbindung mit dem von dem einen, insbesondere zweiten, Abgasstrom durchströmten Niederdruckwärmetauscher, insbesondere Niederdrucküberhitzer, steht. The waste heat recovery system according to the invention for the use of thermal energy recovered from exhaust gas flows to generate electricity by means of water vapor in a steam power plant is characterized in that the waste heat recovery system comprises at least two steam-generating heat exchangers through which one of two separate exhaust gas flows flows, which on the steam side are converted into a common water-steam Circuit of the steam power plant, which has a steam turbine set with a connected generator for generating electricity, are integrated, from which one, in particular second, of the two exhaust gas streams flows through at least one heat exchanger, which is designed as a high pressure heat exchanger, in particular high pressure superheater, or as medium pressure heat exchanger, in particular medium pressure superheater, or as low pressure heat exchanger, in particular low pressure superheater, and from the other, in particular first, of the two exhaust gas flows at least a heat exchanger is flowed through, which is designed as a high-pressure heat exchanger, in particular a high-pressure evaporator, and on the steam side is in line connection with the high-pressure heat exchanger, in particular high-pressure superheater, through which the one, in particular second, exhaust gas flow flows, or which is designed as a medium-pressure heat exchanger, in particular medium-pressure evaporator, and is in line with on the steam side the medium-pressure heat exchanger, in particular the medium-pressure superheater, through which the one, in particular the second, exhaust gas stream flows, or the low-pressure heat exchanger, esp es special low-pressure evaporator, is formed and on the steam side is in line connection with the low-pressure heat exchanger, in particular low-pressure superheater, through which the one, in particular second, exhaust gas flow flows.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung/Schaltung und Kombination eines aus mindestens einem Paar an Wärmetauschern gebildeten Wärmetauscherpaares, von welchem jeweils ein Wärmetauscher mit dem einen von zwei Abgasströmen und der jeweils andere Wärmetauscher mit dem jeweils anderen der beiden Abgasströme in Wirkverbindung steht, lässt sich der Netto-Wirkungsgrad der Abwärmerückgewinnungsanlage bzw. des damit ausgebildeten Wärmerückgewinnungssystems signifikant auf 21 - 23 % steigern. Der Vorteil ergibt sich daraus, dass zwei voneinander getrennte Abgasströme Verwendung finden. Diese weisen vorzugsweise unterschiedliche Energieniveaus, insbesondere unterschiedliche Temperaturen, auf. Due to the arrangement / circuit according to the invention and the combination of a pair of heat exchangers formed from at least one pair of heat exchangers, of which one heat exchanger is in operative connection with one of the two exhaust gas flows and the other heat exchanger with the other of the two exhaust gas flows, the net Increase the efficiency of the waste heat recovery system or the heat recovery system formed with it significantly to 21 - 23%. The advantage results from the fact that two separate exhaust gas flows are used. These preferably have different energy levels, in particular different temperatures.
Von Vorteil ist es hierbei, wenn der jeweils von dem anderen, insbesondere ersten, Abgasstrom durchströmte Wärmetauscher und der damit dampfseitig jeweils in Leitungsverbindung stehende, von dem einen, insbesondere zweiten, Abgasstrom durchströmte Wärmetauscher leitungsmäßig jeweils in Reihe geschaltet sind und der in Bezug auf die Dampfströmungsrichtung im Wasser-Dampf-Kreislauf jeweils stromabwärts gelegene Wärmetauscher ausgangsseitig Dampf, insbesondere überhitzten Dampf, in eine zur Hochdruckturbine führende Leitungsverbindung einspeist, wodurch sich die Erfindung in Weiterbildung auszeichnet. It is advantageous here if the heat exchanger through which the other, in particular the first, exhaust gas flow flows and the heat exchanger through which the one, in particular second, exhaust gas flow flows through the one, especially the second, exhaust gas flow are connected in series and the heat exchanger with respect to the Steam flow direction in the water-steam circuit each downstream heat exchanger on the outlet side feeds steam, in particular superheated steam, into a line connection leading to the high-pressure turbine, whereby the invention is characterized in a further development.
Zweckmäßig ist es hierbei, wenn von dem einen, insbesondere zweiten, der beiden Abgasströme mindestens ein weiterer Wärmetauscher durchströmt wird, der als Hochdruckwärmetauscher, insbesondere Hochdruckvorwärmer, oder alsIt is useful here if one, in particular the second, of the two exhaust gas flows flows through at least one further heat exchanger, which is used as a high-pressure heat exchanger, in particular a high-pressure preheater, or as a
Mitteldruckwärmetauscher, insbesondere Mitteldruckvorwärmer, oder als Niederdruckwärmetauscher, insbesondere Niederdruckvorwärmer, ausgebildet ist und von dem anderen, insbesondere ersten, der beiden Abgasströme mindestens ein weiterer Wärmetauscher durchströmt wird, der als Hochdruckwärmetauscher, insbesondere Hochdruckvorwärmer, oder als Mitteldruckwärmetauscher, insbesondereMedium pressure heat exchangers, in particular medium pressure preheaters, or as Low-pressure heat exchanger, in particular low-pressure preheater, is formed and the other, in particular first, of the two exhaust gas flows flows through at least one further heat exchanger, which is used as a high-pressure heat exchanger, in particular high-pressure preheater, or as a medium-pressure heat exchanger, in particular
Mitteldruckvorwärmer, oder als Niederdruckwärmetauscher, insbesondereMedium pressure preheaters, or as low pressure heat exchangers, in particular
Niederdruckvorwärmer, ausgebildet ist, was die Erfindung in Ausgestaltung vorsieht. Low pressure preheater, is formed, which the invention provides in an embodiment.
Es kann in Weiterbildung der erfindungsgemäßen Abgasrückgewinnungsanlage auch vorgesehen sein, dass jeder der beiden Abgasströmen jeweils mehrere in Bezug auf die Abgasströmungsrichtung in Reihe geschaltete Wärmetauscher aus der Gruppe der Vorwärmer und/oder Verdampfer und/oder Überhitzer durchströmt, die in die Speisewasserleitung und/oder dampfseitig in den Wasser-dampf-Kreislauf eingebunden sind. In a further development of the exhaust gas recovery system according to the invention, provision can also be made for each of the two exhaust gas flows to flow through a plurality of heat exchangers from the group of preheaters and / or evaporators and / or superheaters, which are connected in series with respect to the exhaust gas flow direction and which are in the feed water line and / or on the steam side are involved in the water-vapor cycle.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Abwärmerückgewinnungsanlage zeichnet sich dadurch aus, dass die Abwärmerückgewinnungsanlage mindestens vier jeweils von einem von zwei Abgasströmen durchströmte, dampferzeugende Wärmetauscher umfasst, die dampfseitig in einen gemeinsamen Wasser-Dampf-Kreislauf des Dampfkraftwerks, der einen Dampfturbinensatz mit mindestens einer Niederdruck- und einer Hochdruckturbine sowie angeschlossenem Generator zur Stromerzeugung aufweist, integriert sind, wobei von diesen vier Wärmetauschern zwei als Hochdruckwärmetauscher und zwei als Niederdruckwärmetauscher ausgebildet sind und jeweils ein Hochdruckwärmetauscher und ein Niederdruckwärmetauscher von jeweils einem der beiden Abgasströme durchströmt werden, wobei von den beiden jeweils von demselben Abgasstrom durchströmten Wärmetauschern der Hochdruckwärmetauscher in Bezug auf die Strömungsrichtung dieses jeweiligen Abgasstromes jeweils stromaufwärts des Niederdruckwärmetauschers angeordnet ist, und wobei die beiden Hochdruckwärmetauscher und die beiden Niederdruckwärmetauscher dampfseitig leitungsmäßig jeweils in Reihe geschaltet sind und der in Bezug auf die Dampfströmungsrichtung im Wasser-Dampf-Kreislauf stromabwärts gelegene Hochdruckwärmetauscher der beiden in Reihe geschalteten Hochdruckwärmetauscher ausgangsseitig Dampf in eine zur Hochdruckturbine führende Leitungsverbindung einspeist und der in Bezug auf die Dampfströmungsrichtung im Wasser- Dampf-Kreislauf stromabwärts gelegene Niederdruckwärmetauscher der beiden in Reihe geschalteten Niederdruckwärmetauscher ausgangsseitig Dampf in eine zur Niederdruckturbine führende Leitungsverbindung einspeist. A particularly advantageous embodiment of the waste heat recovery system according to the invention is characterized in that the waste heat recovery system comprises at least four steam-generating heat exchangers, each of which has one of two exhaust gas streams flowing through it, which are integrated on the steam side into a common water-steam circuit of the steam power plant, which has a steam turbine set with at least one low-pressure and a high-pressure turbine and a connected generator for generating electricity, two of these four heat exchangers are designed as high-pressure heat exchangers and two as low-pressure heat exchangers, and one high-pressure heat exchanger and one low-pressure heat exchanger are each traversed by one of the two exhaust gas streams, the two of which are each of the same Exhaust gas flow through the heat exchangers of the high pressure heat exchanger in relation to the flow direction of this respective exhaust gas flow upstream of the low pressure heat exchanger is ordered, and the two high-pressure heat exchangers and the two low-pressure heat exchangers are each connected in series on the steam side and the high-pressure heat exchanger of the two high-pressure heat exchangers connected in series feeds steam on the outlet side into a line connection leading to the high-pressure turbine and the low-pressure heat exchanger of the two low-pressure heat exchangers connected in series, which is located downstream in relation to the steam flow direction in the water-steam circuit, feeds steam on the outlet side into a line connection leading to the low-pressure turbine.
Aufgrund dieser Weiterbildung der Erfindung durch mittels der Anordnung/Schaltung und Kombination eines aus einem Hochdruckwärmetauscher und einem Niederdruckwärmetauscher gebildeten ersten Paars an Wärmetauschern, das mit dem einen von zwei Abgasströmen in Wirkverbindung steht, mit einem ebenfalls aus einem Hochdruckwärmetauscher und einem Niederdruckwärmetauscher gebildeten zweiten Paar an Wärmetauschern, das mit dem anderen der zwei Abgasströme in Wirkverbindung steht, wird der Netto-Wirkungsgrad der Abwärmerückgewinnungsanlage bzw. des damit ausgebildeten Wärmerückgewinnungssystems besonders sicher signifikant auf 21 - 23 % gesteigert. Due to this development of the invention by means of the arrangement / circuit and combination of a first pair of heat exchangers formed from a high pressure heat exchanger and a low pressure heat exchanger, the one with the one of two exhaust gas flows is in operative connection, with a second pair of heat exchangers also formed from a high pressure heat exchanger and a low pressure heat exchanger, which is in operative connection with the other of the two exhaust gas flows, the net efficiency of the waste heat recovery system or the heat recovery system formed with it is particularly significant 21 - 23% increased.
Zweckmäßig ist es hierbei gemäß Ausgestaltung der Erfindung, wenn einer der beiden Abgasströme ein erster/der erste Abgasstrom ist und wenn der von diesem ersten Abgasstrom durchströmte Hochdruckwärmetauscher ein in einen Hochdruckteil der Speisewasserleitung des Wasser-Dampf-Kreislaufs eingebundener Hochdruckverdampfer und der von diesem ersten Abgasstrom durchströmte Niederdruckwärmetauscher ein in einen Niederdruckteil der Speisewasserleitung des Wasser-Dampf-Kreislaufs eingebundener Niederdruckverdampfer ist. Dies bietet die Möglichkeit, den in diesem Paar an Wärmetauschern gebildeten Dampf, in dem von dem anderen Abgasstrom durchströmten zweiten Paar an Wärmetauschern zu überhitzen und dadurch eine besonders effektive Steigerung des Netto-Wirkungsgrades der Abwärmerückgewinnungsanlage zu erreichen. According to the embodiment of the invention, it is useful here if one of the two exhaust gas flows is a first exhaust gas flow and if the high-pressure heat exchanger through which this first exhaust gas flow flows is a high-pressure evaporator integrated into a high-pressure part of the feed water line of the water-steam circuit and the first exhaust gas flow from this flowed through low-pressure heat exchanger is a low-pressure evaporator integrated into a low-pressure part of the feedwater line of the water-steam cycle. This offers the possibility of overheating the steam formed in this pair of heat exchangers in the second pair of heat exchangers through which the other exhaust gas flow flows and thereby achieving a particularly effective increase in the net efficiency of the waste heat recovery system.
In vorteilhafter Weiterbildung sieht die Erfindung daher entsprechend vor, dass einer der beiden Abgasströme ein zweiter/der zweite Abgasstrom ist und dass der von diesem zweiten Abgasstrom durchströmte Hochdruckwärmetauscher ein Hochdrucküberhitzer und der von diesem zweiten Abgasstrom durchströmte Niederdruckwärmetauscher ein Niederdrucküberhitzer ist. In an advantageous development, the invention therefore provides that one of the two exhaust gas flows is a second exhaust gas flow and that the high pressure heat exchanger through which this second exhaust gas flow flows is a high pressure superheater and the low pressure heat exchanger through which this second exhaust gas flow flows is a low pressure superheater.
Um die Temperatur des in den Abgasströmen transportierten Abgases gewünschtenfalls erhöhen zu können, sieht die Erfindung weiterhin vor, dass einem oder beiden der beiden Abgasströme jeweils ein in Bezug auf die Strömungsrichtung dieses jeweiligen Abgasstromes stromaufwärts des jeweiligen mindestens einen Wärmetauschers, insbesondere des jeweiligen Hochdruckwärmetauschers, angeordneter Gasbrenner oder Gas-Booster zugeordnet ist, der in Leitungsverbindung mit dem jeweiligen Abgasstrom steht und der ein heißes Abgas erzeugt, das dem jeweiligen Abgasstrom zu seiner Temperaturerhöhung über diese Leitungsverbindung stromaufwärts des jeweiligen mindestens einen Wärmetauschers, insbesondere des jeweiligen Hochdruckwärmetauschers, zumischbar ist. In order to be able to increase the temperature of the exhaust gas transported in the exhaust gas streams, if desired, the invention further provides that one or both of the two exhaust gas streams each have an upstream of the respective at least one heat exchanger, in particular the respective high pressure heat exchanger, with respect to the flow direction of this respective exhaust gas stream Gas burner or gas booster is assigned, which is in line connection with the respective exhaust gas flow and which generates a hot exhaust gas that can be added to the respective exhaust gas flow to increase its temperature via this line connection upstream of the respective at least one heat exchanger, in particular the respective high-pressure heat exchanger.
Bei den genutzten Abgasströmen handelt es sich zweckmäßigerweise um solche aus einer oder mehreren Industrieanlagen, sodass die Erfindung weiterhin vorsieht, dass die beiden Abgasströme Teile eines aufgeteilten Abgasstromes oder zwei getrennt entnommene Abgasströme einer oder mehrerer Industrieanlagen sind. The exhaust gas flows used are expediently those from one or more industrial plants, so that the invention further provides that the two exhaust gas flows are parts of a split exhaust gas flow or two separately extracted exhaust gas flows from one or more industrial plants.
Um die gewünschte Steigerung des Netto-Wirkungsgrades sicher erzielen zu können, kann der andere, insbesondere erste, Abgasstrom eine Temperatur von 350 °C - 850 °C, vorzugsweise von 420 °C - 550 °C, aufweisen und kann der eine, insbesondere zweite, Abgasstrom eine Temperatur von 350 °C - 850 °C, vorzugsweise nach Zumischung von Abgas des Gasbrenners oder Gas-Boosters eine Temperatur von 550 °C - 1100 °C, insbesondere eine Temperatur zwischen 600 °C und 900 °C, aufweisen, wodurch sich die Erfindung in weiterer Ausgestaltung ebenfalls auszeichnet. In order to be able to safely achieve the desired increase in net efficiency, the other, in particular the first, exhaust gas flow can have a temperature of 350 ° C - 850 ° C preferably from 420 ° C to 550 ° C, and the one, in particular second, exhaust gas stream can have a temperature of 350 ° C to 850 ° C, preferably after admixing exhaust gas from the gas burner or gas booster, a temperature of 550 ° C to 1100 ° C, in particular a temperature between 600 ° C and 900 ° C, whereby the invention is also characterized in a further embodiment.
Hierbei ist es gemäß Weiterbildung der Erfindung zur Erreichung des verbesserten Netto- Wirkungsgrades weiterhin von Vorteil, wenn der von dem einen, insbesondere zweiten, Abgasstrom durchströmte mindestens eine Wärmetauscher ein Hochduckwärmetauscher ist oder die von dem einen, insbesondere zweiten, Abgasstrom durchströmten Wärmetauscher einen Hochdruckwärmetauscher umfassen, der Wasserdampf mit einem Druck von 70 - 100 bar und einer Temperatur von 510 °C - 540 °C erzeugt und in den Wasser-Dampf-Kreislauf einspeist, und wenn der von dem einen, insbesondere zweiten Abgasstrom durchströmte mindestens eine Wärmetauscher ein Niederdruckwärmetauscher ist oder die von dem einen, insbesondere zweiten, Abgasstrom durchströmten Wärmetauscher einenAccording to a further development of the invention, in order to achieve the improved net efficiency, it is further advantageous if the at least one heat exchanger through which the one, in particular the second, exhaust gas flow flows is a high-pressure heat exchanger or the heat exchangers through which the one, in particular the second, exhaust gas flow comprises a high-pressure heat exchanger , which generates water vapor at a pressure of 70-100 bar and a temperature of 510 ° C - 540 ° C and feeds it into the water-steam cycle, and if the at least one heat exchanger through which the one, in particular the second exhaust gas stream flows, is a low-pressure heat exchanger or one of the heat exchangers through which the one, in particular the second, exhaust gas stream flows
Niederdruckwärmetauscher umfassen, der Wasserdampf mit einem Druck von 3 - 5 bar und einer Temperatur von 230 °C - 265 °C erzeugt und in den Wasser-Dampf-Kreislauf einspeist.Include low-pressure heat exchangers that generate steam at a pressure of 3 - 5 bar and a temperature of 230 ° C - 265 ° C and feed it into the water-steam cycle.
Von Vorteil ist es weiterhin, wenn der andere, insbesondere erste, Abgasstrom einen größeren Volumenstrom bildet als der eine, insbesondere zweite, Abgasstrom, was die Erfindung in Ausgestaltung ebenfalls vorsieht. It is also advantageous if the other, in particular the first, exhaust gas flow forms a larger volume flow than the one, in particular the second, exhaust gas flow, which the invention also provides in an embodiment.
Anlagentechnisch lassen sich die beiden jeweiligen Paare aus jeweils einem Hochdruckwärmetauscher und einem Niederdruckwärmetauscher in Kombination mit weiteren, in den Wasser-Dampf-Kreislauf eingebundenen Wärmetauschern vorteilhaft in separaten Anlageneinheiten zusammenfassen. In terms of system technology, the two respective pairs, each consisting of a high-pressure heat exchanger and a low-pressure heat exchanger in combination with other heat exchangers integrated into the water-steam cycle, can advantageously be combined in separate system units.
So sieht die Erfindung weiterhin vor, dass der Niederdruckverdampfer Bestandteil einer Anlageneinheit ist, die von dem anderen, insbesondere ersten, Abgasstrom durchströmt wird und die in Bezug auf die Strömungsrichtung dieses anderen, insbesondere ersten, Abgasstromes stromaufwärts des Niederdruckverdampfers einen in den Hochdruckteil der Speisewasserleitung des Wasser-Dampf-Kreislaufs eingebundenen ersten Hochdruckvorwärmer sowie stromabwärts des Niederdruckverdampfers einen in den Niederdruckteil der Speisewasserleitung des Wasser-Dampf-Kreislaufs eingebundenen Niederdruckverdampfer umfasst. The invention further provides that the low-pressure evaporator is part of a system unit through which the other, in particular the first, exhaust gas flow flows and which, in relation to the flow direction of this other, in particular the first, exhaust gas flow upstream of the low-pressure evaporator, enters the high-pressure part of the feedwater line of the Water-steam circuit integrated first high-pressure preheater and downstream of the low-pressure evaporator comprises a low-pressure evaporator integrated into the low-pressure part of the feedwater line of the water-steam circuit.
Ebenso kann vorgesehen sein, dass der Niederdrucküberhitzer und der Hochdrucküberhitzer Bestandteile einer weiteren Anlageneinheit sind, die von dem einen, insbesondere zweiten, Abgasstrom durchströmt wird und die in Bezug auf die Strömungsrichtung dieses, einen, insbesondere zweiten, Abgasstromes stromabwärts des Niederdrucküberhitzers einen in den Hochdruckteil der Speisewasserleitung des Wasser-Dampf-Kreislaufs eingebundenen zweiten Hochdruckvorwärmer umfasst. It can also be provided that the low-pressure superheater and the high-pressure superheater are components of a further system unit through which the one, in particular the second, exhaust gas flow flows and which, with regard to the flow direction of this, one, in particular the second, exhaust gas flow downstream of the low-pressure superheater one in the Comprises high pressure part of the feed water line of the water-steam circuit integrated second high-pressure preheater.
Um mehrere Abgasströme, die beispielsweise von unterschiedlichen Industrieanlagen oder separaten Industrieanlagen stammen bezüglich ihrer Abwärme nutzen zu können, schlägt die Erfindung weiterhin vor, dass die Abwärmerückgewinnungsanlage zusammen mit mindestens einer weiteren, in Bezug auf die Anordnung und Einbindung ihrer Wärmetauscher in den Wasser-Dampf-Kreislauf vorzugsweise identisch zur Abwärmerückgewinnungsanlage aufgebauten weiteren Abwärmerückgewinnungsanlage, die parallel zur Abwärmerückgewinnungsanlage in den Wasser-Dampf-Kreislauf eingebunden ist und bei welcher ebenfalls jeweils mindestens ein Wärmetauscher, vorzugsweise jeweils ein Hochdruckwärmetauscher und ein Niederdruckwärmetauscher, von jeweils einem von zwei weiteren Abgasströmen durchströmt werden, zu einem Wärmerückgewinnungssystem zur Stromerzeugung mittels Wasserdampf zusammengeschaltet ist. In order to be able to use several exhaust gas streams that originate, for example, from different industrial plants or separate industrial plants with regard to their waste heat, the invention further proposes that the waste heat recovery system together with at least one further, with regard to the arrangement and integration of its heat exchanger in the water-steam Circuit, preferably identical to the waste heat recovery system, another waste heat recovery system, which is integrated into the water-steam cycle in parallel to the waste heat recovery system and in which at least one heat exchanger, preferably one high-pressure heat exchanger and one low-pressure heat exchanger, is flowed through by one of two further exhaust gas streams is interconnected with a heat recovery system for generating electricity by means of steam.
Zweckmäßigerweise ist die Abwärmerückgewinnungsanlage oder das daraus oder damit gebildete Wärmerückgewinnungssystem derart ausgelegt, dass sie oder das damit gebildete Wärmerückgewinnungssystem mittels eines an den Dampfturbinensatz angeschlossenen Generators oder mehrerer an den Dampfturbinensatz angeschlossener Generatoren eine elektrische Leistung von 2 - 70 MWei erzeugt. The waste heat recovery system or the heat recovery system formed from it or with it is expediently designed in such a way that it or the heat recovery system formed therewith generates an electrical output of 2-70 MW ei by means of a generator connected to the steam turbine set or several generators connected to the steam turbine set.
Besonders vorteilhafte Anwendungen der erfindungsgemäßenParticularly advantageous uses of the invention
Abwärmerückgewinnungsanlage ergeben sich insbesondere dann, wenn die Abgasströme und/oder die weiteren Abgasströme solche einer oder mehrerer Sinterkühlanlagen oder einer oder mehrerer Ofenanlagen oder einer oder mehrerer Glasöfen, insbesondere einer oder mehrerer Floatglas- oder Behälterglas-Anlagen, sind, wodurch sich die Erfindung schließlich ebenfalls auszeichnet. Waste heat recovery systems arise in particular when the exhaust gas flows and / or the further exhaust gas flows are those of one or more sinter cooling systems or one or more furnace systems or one or more glass furnaces, in particular one or more float glass or container glass systems, which ultimately also makes the invention excels.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der einzigen Figur, der Figur 1, beispielhaft näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to the single FIGURE, FIG. 1.
Diese zeigt ein insgesamt mit 9 bezeichnetes Wärmerückgewinnungssystem, das zwei identisch aufgebaute, erfindungsgemäße Abwärmerückgewinnungsanlagen 9.1 und 9.2 umfasst. Die beiden Abwärmerückgewinnungsanlagen 9.1 und 9.2 sind parallel zu einander angeordnet in den Wasser-Dampf-Kreislauf 15 eines Dampfkraftwerks eingebunden. Jede Abwärmerückgewinnungsanlage 9.1 und 9.2 weist jeweils sieben jeweils als Hochdruck- oder Niederdruckwärmetauscher ausgebildete Wärmetauscher 1 - 7 auf, und zwar jeweils einen Hochdruckverdampfer (HP EVA 1) 1 , einen ersten Hochdruckvorwärmer (HP ECO 1) 2, einen Niederdruckverdampfer (LP EVA 1) 3, einen Niederdruckvorwärmer (LP ECO 1) 4, einen Hochdrucküberhitzer (HP SH 1) 5, einen Niederdrucküberhitzer (LP SH 1) 6 und einen zweiten Hochdruckvorwärmer (HP ECO 2) 7. Der erste Hochdruckvorwärmer (HP ECO 1) 2 ist zusammen mit dem Niederdruckverdampfer (LP EVA 1) 3 und dem Niederdruckvorwärmer (LP ECO 1) 4 jeweils in einer Anlageneinheit 18 zusammengefasst. Ebenso sind der Hochdrucküberhitzer (HP SH 1) 5, der Niederdrucküberhitzer (LP SH 1) 6 und der zweite Hochdruckvorwärmer (HP ECO 2) 7 jeweils in einer weiteren Anlageneinheit 19 zusammengefasst. This shows a heat recovery system, denoted overall by 9, which comprises two identically constructed waste heat recovery systems 9.1 and 9.2 according to the invention. The two waste heat recovery systems 9.1 and 9.2 are arranged parallel to one another and incorporated into the water-steam circuit 15 of a steam power plant. Each waste heat recovery system 9.1 and 9.2 has seven heat exchangers 1 - 7, each designed as high-pressure or low-pressure heat exchangers, namely a high-pressure evaporator (HP EVA 1) 1, a first high-pressure preheater (HP ECO 1) 2, a low-pressure evaporator (LP EVA 1). 3, a low pressure preheater (LP ECO 1) 4, a high pressure superheater (HP SH 1) 5, a low pressure superheater (LP SH 1) 6 and a second High pressure preheater (HP ECO 2) 7. The first high pressure preheater (HP ECO 1) 2 is combined with the low pressure evaporator (LP EVA 1) 3 and the low pressure preheater (LP ECO 1) 4 each in a system unit 18. The high-pressure superheater (HP SH 1) 5, the low-pressure superheater (LP SH 1) 6 and the second high-pressure preheater (HP ECO 2) 7 are each combined in a further system unit 19.
Die Wärmetauscher Hochdruckverdampfer (HP EVA 1) 1, erster Hochdruckvorwärmer (HP ECO 1) 2, Niederdruckverdampfer (LP EVA 1) 3 und Niederdruckvorwärmer (LP ECO 1) 4 der Abwärmerückgewinnungsanlage 9.1 sind bezüglich eines diese Wärmetauscher 1 - 4 durchströmenden ersten Abgasstroms 10a in Reihe geschaltet. Dieser erste Abgasstrom 10a durchströmt diese Wärmetauscher 1 - 4 in der Reihenfolge Hochdruckverdampfer (HP EVA 1) 1, erster Hochdruckvorwärmer (HP ECO 1) 2, Niederdruckverdampfer (LP EVA 1) 3 und Niederdruckvorwärmer (LP ECO 1) 4. Nach Durchströmen der Wärmetauscher 1 - 4 wird der erste Abgasstrom 10a über einen Kamin abgeführt. The heat exchanger high pressure evaporator (HP EVA 1) 1, first high pressure preheater (HP ECO 1) 2, low pressure evaporator (LP EVA 1) 3 and low pressure preheater (LP ECO 1) 4 of the waste heat recovery system 9.1 are in relation to a first exhaust gas stream 10a flowing through these heat exchangers 1 - 4 Connected in series. This first exhaust gas flow 10a flows through these heat exchangers 1 - 4 in the order high pressure evaporator (HP EVA 1) 1, first high pressure preheater (HP ECO 1) 2, low pressure evaporator (LP EVA 1) 3 and low pressure preheater (LP ECO 1) 4. After flowing through the heat exchanger 1-4, the first exhaust gas stream 10a is discharged via a chimney.
In identischer Weise werden die Wärmetauscher 1 - 4 der weiterenIn an identical manner, the heat exchangers 1 - 4 of the other
Abwärmerückgewinnungsanlage 9.2 von einem zweiten Abgasstroms 11a durchströmt.Waste heat recovery system 9.2 flows through a second exhaust gas stream 11a.
Die Wärmetauscher Hochdrucküberhitzer (HP SH 1) 5, Niederdrucküberhitzer (LP SH 1) 6 und zweiter Hochdruckvorwärmer (HP ECO 2) 7 der Abwärmerückgewinnungsanlage 9.1 sind bezüglich eines diese Wärmetauscher 5 - 7 durchströmenden zweiten Abgasstroms 10b in Reihe geschaltet. Dieser zweite Abgasstrom 10b durchströmt diese Wärmetauscher 5 - 7 in der Reihenfolge Hochdrucküberhitzer (HP SH 1) 5, Niederdrucküberhitzer (LP SH 1) 6 und zweiter Hochdruckvorwärmer (HP ECO 2) 7. Nach Durchströmen der Wärmetauscher 5 - 7 wird auch der zweite Abgasstrom 10b über einen Kamin abgeführt. The heat exchanger high pressure superheater (HP SH 1) 5, low pressure superheater (LP SH 1) 6 and second high pressure preheater (HP ECO 2) 7 of the waste heat recovery system 9.1 are connected in series with respect to a second exhaust gas flow 10b flowing through these heat exchangers 5-7. This second exhaust gas flow 10b flows through these heat exchangers 5 - 7 in the order high pressure superheater (HP SH 1) 5, low pressure superheater (LP SH 1) 6 and second high pressure preheater (HP ECO 2) 7. After flowing through the heat exchangers 5 - 7, the second exhaust gas flow is also 10b discharged through a chimney.
In identischer Weise werden die Wärmetauscher 5 - 7 der weiterenIn an identical manner, the heat exchangers 5 - 7 of the other
Abwärmerückgewinnungsanlage 9.2 von einem zweiten Abgasstroms 11b durchströmt.Waste heat recovery system 9.2 flows through a second exhaust gas stream 11b.
Um den jeweiligen zweiten Abgasstrom 10b, 11b mit heißem Abgas aufheizen zu können, steht der jeweilige zweite Abgasstrom 10b, 11b in Abgasströmungsrichtung betrachtet stromaufwärts des jeweiligen Wärmetauschers Hochdrucküberhitzer (HP SH 1) 5 mit einem Gasbrenner oder Gas-Booster 8 in Leitungsverbindung, in welchem ein Brennstoff verbrannt und dessen heißes Abgas dem jeweiligen ersten Abgasstrom 10a, 11a zumindest zum Teil zugemischt wird. In order to be able to heat the respective second exhaust gas flow 10b, 11b with hot exhaust gas, the respective second exhaust gas flow 10b, 11b is in line connection upstream of the respective heat exchanger high pressure superheater (HP SH 1) 5 with a gas burner or gas booster 8, viewed in the exhaust gas flow direction, in which a fuel is burned and its hot exhaust gas is at least partially mixed with the respective first exhaust gas stream 10a, 11a.
Die Wärmetauscher Niederdruckvorwärmer (LP ECO 1) 4, Niederdruckverdampfer (LP EVA 1) 3 und Niederdrucküberhitzer (LP SH 1) 6 der Abwärmerückgewinnungsanlage 9.1 sowie der weiteren Abwärmerückgewinnungsanlage 9.2 sind bezüglich des Wasser-Dampf- Kreislaufes 15 in Reihe geschaltet und mit dem Niederdruckteil 17b der Speisewasserleitung 17 des Wasser-Dampf-Kreislaufes 15 verbunden. Das Speiswasser wird in dem Niederdruckvorwärmer (LP ECO 1) 4 vorgewärmt, dann in dem Niederdruckverdampfer (LP EVA 1) 3 verdampft und schließlich in dem Niederdrucküberhitzer (LP SH 1) 6 überhitzt. Der aus dem Niederdrucküberhitzer (LP SH 1) 6 austretende überhitzte Dampf wird auf eine Niederdruckturbine 14b des im Wasser-Dampf-Kreislauf 15 angeordneten Dampfturbinensatzes 14 geleitet. Die Abwärmerückgewinnungsanlage 9.1 sowie die weitere Abwärmerückgewinnungsanlage 9.1 selbst, sind bezüglich des Wasser-Dampf-Kreislaufes 15 parallelgeschaltet. The heat exchangers low-pressure preheater (LP ECO 1) 4, low-pressure evaporator (LP EVA 1) 3 and low-pressure superheater (LP SH 1) 6 of the waste heat recovery system 9.1 and the other waste heat recovery system 9.2 are connected in series with respect to the water-steam circuit 15 and with the low-pressure part 17b the feed water line 17 of the water-steam circuit 15 connected. The feed water is preheated in the low-pressure preheater (LP ECO 1) 4, then evaporated in the low-pressure evaporator (LP EVA 1) 3 and finally superheated in the low-pressure superheater (LP SH 1) 6. The superheated steam emerging from the low-pressure superheater (LP SH 1) 6 is directed to a low-pressure turbine 14b of the steam turbine set 14 arranged in the water-steam circuit 15. The waste heat recovery system 9.1 and the further waste heat recovery system 9.1 itself are connected in parallel with respect to the water-steam circuit 15.
Die Wärmetauscher erster Hochdruckvorwärmer (HP ECO 1) 2 und zweiter Hochdruckvorwärmer (HP ECO 2) 7 der Abwärmerückgewinnungsanlage 9.1 sowie der weiteren Abwärmerückgewinnungsanlage 9.2 sind bezüglich des Wasser-Dampf-Kreislaufes 15 zunächst parallelgeschaltet mit dem Hochdruckteil 17a der Speisewasserleitung 17 des Wasser-Dampf-Kreislaufes 15 verbunden und danach in Reihe geschaltet mit dem Hochdruckverdampfer (HP EVA 1) 1 und dem Hochdrucküberhitzer (HP SH 1) 5 verbunden. Das Speiswasser wird im ersten Hochdruckvorwärmer (HP ECO 1) 2 der Abwärmerückgewinnungsanlage 9.1 mittels des ersten Abgasstromes 10a bzw. im ersten Hochdruckvorwärmer (HP ECO 1) 2 der weiteren Abwärmerückgewinnungsanlage 9.2 mittels des ersten Abgasstromes 11a und im zweiten Hochdruckvorwärmer (HP ECO 2) 7 der Abwärmerückgewinnungsanlage 9.1 mittels des zweiten Abgasstromes 10b bzw. im zweiten Hochdruckvorwärmer (HP ECO 2) 7 der weiteren Abwärmerückgewinnungsanlage 9.2 mittels des zweiten Abgasstromes 11 b vorgewärmt. Das derart erwärmte Speisewasser wird dann in dem jeweiligen Hochdruckverdampfer (HP EVA 1) 1 verdampft und schließlich in dem jeweiligen Hochdrucküberhitzer (HP SH 1) 5 überhitzt. Der aus dem Hochdrucküberhitzer (HP SH 1) 5 austretende überhitzte Dampf wird auf eine Hochdruckturbine 14a des im Wasser- Dampf-Kreislauf 15 angeordneten Dampfturbinensatzes 14 geleitet. Die Abwärmerückgewinnungsanlage 9.1 sowie die weitere Abwärmerückgewinnungsanlage 9.2 selbst, sind bezüglich des Wasser-Dampf-Kreislaufes 15 parallelgeschaltet. The heat exchangers first high-pressure preheater (HP ECO 1) 2 and second high-pressure preheater (HP ECO 2) 7 of the waste heat recovery system 9.1 and the further waste heat recovery system 9.2 are initially connected in parallel with the high-pressure part 17a of the feedwater line 17 of the water-steam circuit with regard to the water-steam circuit 15. Circuit 15 connected and then connected in series with the high pressure evaporator (HP EVA 1) 1 and the high pressure superheater (HP SH 1) 5 connected. The feed water is in the first high pressure preheater (HP ECO 1) 2 of the waste heat recovery system 9.1 by means of the first exhaust gas flow 10a or in the first high pressure preheater (HP ECO 1) 2 of the further waste heat recovery system 9.2 by means of the first exhaust gas flow 11a and in the second high pressure preheater (HP ECO 2) 7 the waste heat recovery system 9.1 preheated by means of the second exhaust gas flow 10b or in the second high-pressure preheater (HP ECO 2) 7 of the further waste heat recovery system 9.2 by means of the second exhaust gas flow 11 b. The feed water heated in this way is then evaporated in the respective high pressure evaporator (HP EVA 1) 1 and finally superheated in the respective high pressure superheater (HP SH 1) 5. The superheated steam emerging from the high-pressure superheater (HP SH 1) 5 is directed to a high-pressure turbine 14 a of the steam turbine set 14 arranged in the water-steam circuit 15. The waste heat recovery system 9.1 and the further waste heat recovery system 9.2 itself are connected in parallel with respect to the water-steam circuit 15.
Die Abwärmerückgewinnungsanlage 9.1 sowie die weitere Abwärmerückgewinnungsanlage 9.2 sind also bezüglich des Wasser-Dampf-Kreislaufes 15 parallelgeschaltet, d.h., sie befinden sich in demselben Wasser-Dampfkreislauf 15, nutzen aber die Abwärme unterschiedlicher Abgasströme. Die Abwärmerückgewinnungsanlage 9.1 nutzt die Abwärme der Abgasströme 10a, 10b und die weitere Abwärmerückgewinnungsanlage 9.2 nutzt die Abwärme der Abgasströme 11a, 11b. The waste heat recovery system 9.1 and the further waste heat recovery system 9.2 are therefore connected in parallel with respect to the water-steam circuit 15, i.e. they are located in the same water-steam circuit 15, but use the waste heat from different exhaust gas flows. The waste heat recovery system 9.1 uses the waste heat from the exhaust gas flows 10a, 10b and the further waste heat recovery system 9.2 uses the waste heat from the exhaust gas flows 11a, 11b.
Bei dem ersten und dem zweiten Abgasstrom 10a, 10b, die dieIn the first and the second exhaust gas stream 10a, 10b, which the
Abwärmerückgewinnungsanlage 9.1 durchströmen, handelt es sich um Teile eines aufgeteilten Abgasstromes oder zwei getrennt entnommene Abgasströme einer oder mehrerer Industrieanlagen. Ebenso handelt es sich bei dem ersten und zweiten Abgasstrom 11a, 11b, die die weitere Abgasrückgewinnungsanlage 9.2 durchströmen, um Teile eines aufgeteilten Abgasstromes oder zwei getrennt entnommene Abgasströme einer oder mehrerer Industrieanlagen, wobei diese Industrieanlage oder Industrieanlagen vorzugsweise unterschiedlich zu der ist/sind, deren Abgasstrom oder Abgasströme 10a, 10b die Abwärmerückgewinnungsanlage 9.1 durchströmt/durchströmen. Waste heat recovery system 9.1 flow through, it concerns parts of a split exhaust gas flow or two separately withdrawn exhaust gas flows of one or more Industrial plants. Likewise, the first and second exhaust gas streams 11a, 11b, which flow through the further exhaust gas recovery system 9.2, are parts of a split exhaust gas stream or two separately withdrawn exhaust gas streams from one or more industrial systems, this industrial system or industrial systems preferably being / are different from the one whose Exhaust gas flow or exhaust gas flows 10a, 10b flows through / flow through the waste heat recovery system 9.1.
Der Wasser-Dampf-Kreislauf 15 umfasst in Strömungsrichtung nach dem Dampfturbinensatz 14 noch einen Kondensator 13 sowie einen Speisewassertank 12, dessen Entgasungseinrichtung mit einer Dampfleitung des Dampfturbinensatzes 14 in Verbindung steht. Aus dem Speisewassertank 12 zweigt die Speisewasserleitung 17 ab. The water-steam circuit 15 comprises, downstream of the steam turbine set 14, a condenser 13 and a feed water tank 12, the degassing device of which is connected to a steam line of the steam turbine set 14. The feed water line 17 branches off from the feed water tank 12.
Der erste Abgasstrom 10a der Abwärmerückgewinnungsanlage 9.1 und der erste Abgasstrom 11a der weiteren Abwärmerückgewinnungsanlage 9.2 weisen jeweils eine Temperatur von 350 °C - 850 °C, vorzugsweise von 420 °C - 550 °C, auf. The first exhaust gas flow 10a of the waste heat recovery system 9.1 and the first exhaust gas flow 11a of the further waste heat recovery system 9.2 each have a temperature of 350.degree. C.-850.degree. C., preferably 420.degree. C.-550.degree.
Der zweite Abgasstrom 10b der Abwärmerückgewinnungsanlage 9.1 und der zweite Abgasstrom 11b der weiteren Abwärmerückgewinnungsanlage 9.2 weisen jeweils eine Temperatur von 350 °C - 850 °C, vorzugsweise nach Zumischung von Abgas des Gasbrenners oder Gas-Boosters 8 eine T emperatur von 550 °C - 1100 °C, insbesondere eine Temperatur zwischen 600 °C und 900 °C, auf. The second exhaust gas flow 10b of the waste heat recovery system 9.1 and the second exhaust gas flow 11b of the further waste heat recovery system 9.2 each have a temperature of 350 ° C - 850 ° C, preferably after admixing exhaust gas from the gas burner or gas booster 8 a temperature of 550 ° C - 1100 ° C, in particular a temperature between 600 ° C and 900 ° C.
Der von dem jeweiligen zweiten Abgasstrom 10b, 11b durchströmte Hochdruckwärmetauscher 5 bzw. Hochdrucküberhitzer HP SH 1 speist überhitzten Wasserdampf mit einem Druck von 70 - 100 bar und einer Temperatur von 510 °C - 540 °C in den Wasser-Dampf-Kreislauf 15 ein. The high-pressure heat exchanger 5 or high-pressure superheater HP SH 1 through which the respective second exhaust gas stream 10b, 11b flows, feeds superheated steam at a pressure of 70-100 bar and a temperature of 510.degree. C.-540.degree. C. into the water-steam circuit 15.
Der von dem jeweiligen ersten Abgasstrom 10a, 11a durchströmte Hochdruckwärmetauscher 1 bzw. Hochdruckverdampfer HP EVA 1 speist Wasserdampf mit einem Druck von 3 - 5 bar und einer Temperatur von 230 °C - 265 °C in den Wasser-Dampf-Kreislauf 15 ein. The high-pressure heat exchanger 1 or high-pressure evaporator HP EVA 1 through which the respective first exhaust gas stream 10a, 11a flows, feeds water vapor at a pressure of 3-5 bar and a temperature of 230.degree. C.-265.degree. C. into the water-steam circuit 15.
Es ist im Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass der jeweilige erste Abgasstrom 10a, 11a jeweils einen größeren Volumenstrom bildet als der jeweilige zweite Abgasstrom 10b, 11b. Dabei handelt es sich aber lediglich um eine beispielhafte Auslegung. It is provided in the exemplary embodiment that the respective first exhaust gas flow 10a, 11a in each case forms a larger volume flow than the respective second exhaust gas flow 10b, 11b. However, this is only an exemplary design.
Insgesamt ist die Abwärmerückgewinnungsanlage 9.1 oder das aus den beiden Abwärmerückgewinnungsanlagen 9.1 und 9.2 gebildete Wärmerückgewinnungssystem 9 derart ausgelegt, dass mittels des mindestens einen Dampfturbinensatzes 14 und des mindestens einen daran angeordneten Generators 16 eine elektrische Leistung von 2 - 70 MWei erzeugt werden kann. Vorzugsweise stammen die Abgasströme 10a, 10b und/oder die weiteren Abgasströme 11a, 11b von Abgasströmen einer oder mehrerer Sinterkühlanlagen oder einer oder mehrerer Ofenanlagen oder einer oder mehrerer Glasöfen, insbesondere einer oder mehrerer Floatglas oder Behälterglas-Anlagen. Overall, the waste heat recovery system 9.1 or the heat recovery system 9 formed from the two waste heat recovery systems 9.1 and 9.2 is designed in such a way that an electrical output of 2-70 MW ei can be generated by means of the at least one steam turbine set 14 and the at least one generator 16 arranged on it. The exhaust gas flows 10a, 10b and / or the further exhaust gas flows 11a, 11b preferably originate from exhaust gas flows of one or more sinter cooling systems or one or more furnace systems or one or more glass furnaces, in particular one or more float glass or container glass systems.
Bei der Ausführungsform der Abwärmerückgewinnungsanlagen 9.1 und 9.2 nach Figur 1 wird der jeweilige erste Abgasstrom 10a, 11a von einer Industrieanlage oder einem industriellen Prozess zu einem jeweiligen Hochdruckverdampfer (HP EVA 1) 1 geleitet, der den bestehenden Abgasbehandlungssystemen, hier als De-NOx-E-Filter angegeben, vorgeschaltet ist. Nach der Abgasbehandlung wird der jeweilige erste Abgasstrom 10a, 11a in einen jeweiligen Hochdruck-Economizer/Hochdruckverdampfer (HP ECO 1) 2 und danach in einen jeweiligen Niederdruckverdampfer (LP EVA 1) 3 geleitet. Schließlich wird die restliche Abwärme des jeweiligen Abgasstroms 10a, 11a durch einen jeweiligen Niederdruck- Economizer/Niederdruckverdampfer (LP ECO 1) 4 zurückgewonnen, bevor der jeweilige Abgasstrom 10a, 11a mittels eines Ventilators zum Kamin gesaugt und dort in die Atmosphäre abgegeben wird. In the embodiment of the waste heat recovery systems 9.1 and 9.2 according to FIG. 1, the respective first exhaust gas stream 10a, 11a is passed from an industrial system or an industrial process to a respective high-pressure evaporator (HP EVA 1) 1, which feeds the existing exhaust gas treatment systems, here as De-NO x - E-filter specified, is connected upstream. After the exhaust gas treatment, the respective first exhaust gas stream 10a, 11a is passed into a respective high pressure economizer / high pressure evaporator (HP ECO 1) 2 and then into a respective low pressure evaporator (LP EVA 1) 3. Finally, the remaining waste heat of the respective exhaust gas flow 10a, 11a is recovered by a respective low-pressure economizer / low-pressure evaporator (LP ECO 1) 4 before the respective exhaust gas flow 10a, 11a is sucked to the chimney by means of a fan and released into the atmosphere.
Die jeweiligen Wärmetauscher 1 - 4, also der jeweilige Niederdruck- Economizer/Niederdruckverdampfer (LP ECO 1) 4 sowie der jeweilige erste Hochdruck- Economizer/Hochdruckverdampfer (HP ECO 1) 2, der jeweilige Niederdruckverdampfer (LP EVA 1) 3 und der jeweilige Hochdruckverdampfer (HP EVA 1) 1 werden zur Vorwärmung bzw. Verdampfung des Speisewassers verwendet. Zunächst wird das Speisewasser aus dem Heißwasserbehälter des Kondensators 13 zur Entlüftung in den Speisewasserbehälter 12 gepumpt. Während des Anlagenbetriebs wird die Entgasung vorzugsweise durch vorgewärmtes, von einem oder beiden jeweiligen Niederdruck- Economizer(n)/Niederdruckverdampfer(n) (LP ECO 1) 4 stammendes Speisewasser realisiert, um keinen Dampf aus der Dampfentnahme des Dampfturbinensatzes 14 zu verwenden. Diese Speisewasserentnahme ist in der Figur 1 mit „SP“ gekennzeichnet. Eine Dampfentnahme aus dem Dampfturbinensatzes 14 erfolgt lediglich zum Anfahren des Prozesses bzw. des Wärmerückgewinnungssystems 9. Nach dem Speisewasserbehälter 12 wird das entgaste Speisewasser über Niederdruck-Speisewasserpumpen im Niederdruckteil 17b der Speisewasserleitung 17 zum jeweiligen Niederdruck-Economizer/Niederdruckverdampfer (LP ECO 1) 4 und über die Hochdruck-Speisewasserpumpen im Hochdruckteil 17a der Speisewasserleitung 17 zum jeweiligen ersten Hochdruck-Economizer/Hochdruckverdampfer (HP ECO 1) 2 und zum jeweiligen zweiten Hochdruck-Economizer/Hochdruckverdampfer (HP ECO 2) 7 gepumpt. Danach wird das vorgewärmte Speisewasser zum jeweiligen Niederdruckverdampfer (LP EVA 1) 3 und zum jeweiligen Hochdruckverdampfer (HP EVA 1) 1 geleitet, wo es jeweils verdampft wird. Der gesättigte Niederdruck- und Hochdruck-Dampf wird weiter zum jeweiligen Hochdrucküberhitzer (HP SH 1) 5 bzw. zum jeweiligen Niederdrucküberhitzer (LP SH 1) 6 geleitet, wo er jeweils überhitzt wird. Schließlich werden der überhitzte Niederdruckdampf und der überhitzte Hochdruckdampf jeweils den entsprechenden Turbinenstufen 14a, 14b des Dampfturbinensatzes 14 zur Stromerzeugung mittels des angeschlossenen Generators 16 zugeführt. Im Dampfturbinensatzes 14 wird der Dampf entspannt, im Kondensator 13 kondensiert und schließlich im Heißwasserraum des Kondensators 13 gesammelt. Danach wird er zum Speisewassertank 12 gepumpt und der Wasser-Dampf-Kreislauf beginnt erneut. The respective heat exchangers 1 - 4, i.e. the respective low-pressure economizer / low-pressure evaporator (LP ECO 1) 4 as well as the respective first high-pressure economizer / high-pressure evaporator (HP ECO 1) 2, the respective low-pressure evaporator (LP EVA 1) 3 and the respective high-pressure evaporator (HP EVA 1) 1 are used to preheat or evaporate the feed water. First, the feed water is pumped from the hot water tank of the condenser 13 into the feed water tank 12 for ventilation. During system operation, the degassing is preferably implemented by preheated feed water coming from one or both of the respective low-pressure economizer (s) / low-pressure evaporator (s) (LP ECO 1) 4 so as not to use any steam from the steam extraction of the steam turbine set 14. This feed water extraction is marked in FIG. 1 with "SP". Steam is withdrawn from the steam turbine set 14 only to start up the process or the heat recovery system 9. After the feed water tank 12, the degassed feed water is transferred via low pressure feed water pumps in the low pressure part 17b of the feed water line 17 to the respective low pressure economizer / low pressure evaporator (LP ECO 1) 4 and Pumped via the high pressure feed water pumps in the high pressure part 17a of the feed water line 17 to the respective first high pressure economizer / high pressure evaporator (HP ECO 1) 2 and to the respective second high pressure economizer / high pressure evaporator (HP ECO 2) 7. The preheated feed water is then passed to the respective low-pressure evaporator (LP EVA 1) 3 and to the respective high-pressure evaporator (HP EVA 1) 1, where it is evaporated in each case. The saturated low-pressure and high-pressure steam is then transferred to the respective high-pressure superheater (HP SH 1) 5 or to the respective Low-pressure superheater (LP SH 1) 6 passed, where it is superheated in each case. Finally, the superheated low-pressure steam and the superheated high-pressure steam are each fed to the corresponding turbine stages 14a, 14b of the steam turbine set 14 for generating electricity by means of the connected generator 16. The steam is expanded in the steam turbine set 14, condensed in the condenser 13 and finally collected in the hot water space of the condenser 13. It is then pumped to the feed water tank 12 and the water-steam cycle begins again.
Die Abwärme des jeweiligen ersten Abgasstromes 10a, 11a wird nur zur Vorwärmung und Verdampfung des Speisewassers genutzt. Die Überhitzung in dem jeweiligen Hochdrucküberhitzer (HP SH 1) 5 bzw. dem jeweiligen Niederdrucküberhitzer (LP SH 1) 6 wird durch die Nutzung des jeweiligen zweiten Abgasstromes 10b, 11b und/oder ggf. durch eine Zusatzfeuerung mittels des Gas-Boosters 8 realisiert. The waste heat of the respective first exhaust gas stream 10a, 11a is only used for preheating and evaporation of the feed water. The overheating in the respective high-pressure superheater (HP SH 1) 5 or the respective low-pressure superheater (LP SH 1) 6 is implemented by using the respective second exhaust gas flow 10b, 11b and / or, if necessary, by additional firing by means of the gas booster 8.
Die Hauptkomponenten des Wärmerückgewinnungssystem 9 sind ein oder mehrere Mehrdruck-Abwärmerückgewinnungsanlagen 9.1, 9.2 mit einem oder mehreren zugeordneten internen oder externen Gas-Booster(n) 8, eine mehrstufige Dampfturbine bzw. ein mehrstufiger Dampfturbinensatz 14 und ein Kondensator 13, der als Nasskühlturm oder als luftgekühlter Kondensator mit oder ohne zusätzliche Wasserkühlung ausgeführt werden kann. Der Dampfturbinensatz 14 ist als Kondensations- oder Gegendruck-Dampfturbine bzw. -Dampfturbinensatz ausgebildet. The main components of the heat recovery system 9 are one or more multi-pressure waste heat recovery systems 9.1, 9.2 with one or more associated internal or external gas booster (s) 8, a multi-stage steam turbine or a multi-stage steam turbine set 14 and a condenser 13, which is used as a wet cooling tower or as air-cooled condenser can be performed with or without additional water cooling. The steam turbine set 14 is designed as a condensation or counter-pressure steam turbine or steam turbine set.
Darüber hinaus umfasst das System in üblicher Weise mehrere Balance-of-Plant(BoP)- Systeme wie Dampfrohrleitungssysteme, Kondensatsystem, Speisewassersystem oder geschlossenes Kühlwassersystem, etc., die nicht näher dargestellt sind. In addition, the system usually comprises several Balance-of-Plant (BoP) systems such as steam piping systems, condensate systems, feed water systems or closed cooling water systems, etc., which are not shown in detail.
Abhängig von der industriellen Anwendung können mehrere Abwärmerückgewinnungsanlagen 9.1, 9.2 Verwendung finden, wobei die Hochdruck- (HP) und Mitteldruck- (MP) sowie Niederdruck- (LP) Dampfleitungen der einzelnen Abwärmerückgewinnungsanlagen 9.1, 9.2 zusammengeführt und zu entsprechenden HP-, MP- und LP-Stufen des Dampfturbinensatz 14 geführt werden, wobei eine Mitteldruck- (MP) Stufe im Ausführungsbeispiel nicht dargestellt ist. Depending on the industrial application, several waste heat recovery systems 9.1, 9.2 can be used, with the high pressure (HP) and medium pressure (MP) as well as low pressure (LP) steam lines of the individual waste heat recovery systems 9.1, 9.2 being merged and converted into corresponding HP, MP and LP stages of the steam turbine set 14 are performed, a medium pressure (MP) stage not being shown in the exemplary embodiment.
In der Regel wird die jeweilige Abwärmerückgewinnungsanlagen 9.1 oder werden die jeweiligen Abwärmerückgewinnungsanlagen 9.1, 9.2 oder wird das jeweiligeAs a rule, the respective waste heat recovery systems are 9.1 or the respective waste heat recovery systems are 9.1, 9.2 or the respective
Wärmerückgewinnungssystem 9 in eine oder - falls mehrere Abgasquellen genutzt werden können - in mehrere Rauchgasleitungen und damit Abgasströme eines industriellen Prozesses oder mehrerer industrieller Prozesse eingebettet. Bei vorhandenen Rauchgasreinigungssystemen in den Kanälen kann das jeweilige Wärmerückgewinnungssystem 9 vor und hinter den Rauchgasreinigungssystemen angeordnet werden. Die Konstruktion der jeweiligen Abwärmerückgewinnungsanlagen 9.1, 9.2 ist einzigartig und speziell für beschriebene Anwendung konzipiert, da seine Hauptkomponenten funktional in mehrere Anlageneinheiten 18, 19 aufgeteilt werden können. Das anhand der Figur 1 beschriebene Ausführungsbeispiel eines Doppeldrucksystems eines Wärmerückgewinnungssystem 9 für eine industrielle Anwendung mit bestehenden Rauchgasreinigungssystemen umfasst in einer jeden der beiden Abwärmerückgewinnungsanlagen 9.1, 9.2 beispielsweise eine Anlageneinheit, die aus dem Hochdruckverdampfer (HP EVA 1) 1 besteht, die Anlageneinheit 18, die aus dem ersten Hochdruckvorwärmer (HP ECO 1) 2, dem Niederdruckverdampfer (LP EVA 1) 3 und dem Niederdruckvorwärmer (LP ECO 1) 4 besteht, und die Anlageneinheit 19, die aus dem Hochdrucküberhitzer (HP SH 1) 5, dem Niederdrucküberhitzer (LP SH 1) 6 und dem zweiten Hochdruckvorwärmer (HP ECO 2) 7 sowie gegebenenfalls dem interner oder externen Gas-Booster 8 besteht.Heat recovery system 9 in one or - if several exhaust gas sources can be used - embedded in several flue gas lines and thus exhaust gas flows of an industrial process or several industrial processes. If there are flue gas cleaning systems in the ducts, the respective heat recovery system 9 can be installed in front of and behind the flue gas cleaning systems to be ordered. The construction of the respective waste heat recovery systems 9.1, 9.2 is unique and specially designed for the application described, since its main components can be functionally divided into several system units 18, 19. The embodiment of a double-pressure system of a heat recovery system 9 described with reference to FIG. 1 for an industrial application with existing flue gas cleaning systems comprises, for example, a system unit in each of the two waste heat recovery systems 9.1, 9.2, which consists of the high-pressure evaporator (HP EVA 1) 1, the system unit 18, which consists of the first high pressure preheater (HP ECO 1) 2, the low pressure evaporator (LP EVA 1) 3 and the low pressure preheater (LP ECO 1) 4, and the system unit 19, which consists of the high pressure superheater (HP SH 1) 5, the low pressure superheater (LP SH 1) 6 and the second high-pressure preheater (HP ECO 2) 7 and, if applicable, the internal or external gas booster 8.
Die Auslegung einer jeden Abwärmerückgewinnungsanlagen 9.1 , 9.2 und ihrerThe design of each waste heat recovery system 9.1, 9.2 and their
Anlageneinheiten sowie des jeweiligen Wärmerückgewinnungssystem 9 mit seinen Anlageneinheit und Anlagenkomponenten lässt sich an die jeweilige industrielle Umgebung bzw. deren Abgasparameter anpassen. Dies bedeutet, dass jeweils verschiedene Anlageneinheiten oder Anlagenkomponenten zu einer jeweiligen Abwärmerückgewinnungsanlagen 9.1, 9.2 oder einem jeweiligenPlant units and the respective heat recovery system 9 with its plant unit and plant components can be adapted to the respective industrial environment or its exhaust gas parameters. This means that in each case different system units or system components to a respective waste heat recovery system 9.1, 9.2 or a respective
Wärmerückgewinnungssystem 9 zusammengeschlossen werden können oder dass Wärmetauscher wie HP/LP ECO oder HP/LP EVA oder die Gasaufladung zwischen den verschiedenen Anlageneinheiten und Anlagenkomponenten verschoben werden können, um eine höchstmögliche Effizienz zu gewährleisten. Heat recovery system 9 can be combined or that heat exchangers such as HP / LP ECO or HP / LP EVA or the gas charging can be moved between the various system units and system components in order to ensure the highest possible efficiency.
Die Überhitzung kann je nach industrieller Umgebung auf folgende Arten realisiert werden: Nutzung der Abwärme im Abgasstrom; Depending on the industrial environment, overheating can be implemented in the following ways: Using the waste heat in the exhaust gas flow;
Zusatzfeuerung über einen Gas-Booster, der mit Erdgas, Biogas, Gichtgas oder Wasserstoff befeuert werden kann; Additional firing via a gas booster that can be fired with natural gas, biogas, furnace gas or hydrogen;
Kombination des Abgasstroms mit einer Zusatzfeuerung; Combination of the exhaust gas flow with additional firing;
Kombination von Abgasstrom mit Zusatzfeuerung und Abgas eines oder mehrerer externer Gasmotoren; Combination of exhaust gas flow with additional firing and exhaust gas from one or more external gas engines;
Kleine Gasturbine; Small gas turbine;
Kombination von Gasturbinenabgas und Abgasstrom; Combination of gas turbine exhaust and exhaust stream;
Kombination von Gasturbinenabgas und Abgasstrom sowie Abgas eines oder mehrerer externer Gasmotoren. Combination of gas turbine exhaust gas and exhaust gas flow as well as exhaust gas from one or more external gas engines.

Claims

Patentansprüche Claims
1. Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) zur Nutzung von aus Abgasströmen rückgewonnener Wärmeenergie zur Stromerzeugung mittels Wasserdampfs in einem Dampfkraftwerk, wobei die Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) mindestens zwei jeweils von einem von zwei voneinander getrennten Abgasströmen (10a, 10b) durchströmte, dampferzeugende Wärmetauscher (1, 5; 3, 6) umfasst, die dampfseitig in einen gemeinsamen Wasser-Dampf-Kreislauf (15) des Dampfkraftwerks, der einen Dampfturbinensatz (14) mit angeschlossenem Generator (16) zur Stromerzeugung aufweist, integriert sind, wobei von dem einen, insbesondere zweiten, der beiden Abgasströme (10b) mindestens ein Wärmetauscher durchströmt wird, der als Hochdruckwärmetauscher1. Waste heat recovery system (9.1) for the use of thermal energy recovered from exhaust gas flows to generate electricity by means of water vapor in a steam power plant, the waste heat recovery system (9.1) at least two steam-generating heat exchangers (1, 5) through which one of two separate exhaust gas flows (10a, 10b) flows ; 3, 6), which are integrated on the steam side in a common water-steam circuit (15) of the steam power plant, which has a steam turbine set (14) with a connected generator (16) for generating electricity, of which one, in particular the second, of the two exhaust gas flows (10b) flows through at least one heat exchanger, which is a high-pressure heat exchanger
(5), insbesondere Hochdrucküberhitzer (HP SH 1), oder als Mitteldruckwärmetauscher, insbesondere Mitteldrucküberhitzer, oder als Niederdruckwärmetauscher (6), insbesondere Niederdrucküberhitzer (LP SH 1), ausgebildet ist, und von dem anderen, insbesondere ersten, der beiden Abgasströme (10a) mindestens ein Wärmetauscher durchströmt wird, der als Hochdruckwärmetauscher (1), insbesondere Hochdruckverdampfer (HP EVA 1), ausgebildet ist und dampfseitig in Leitungsverbindung mit dem von dem einen, insbesondere zweiten, Abgasstrom (10b) durchströmten Hochdruckwärmetauscher (5), insbesondere Hochdrucküberhitzer (HP SH 1), steht oder der als Mitteldruckwärmetauscher, insbesondere Mitteldruckverdampfer, ausgebildet ist und dampfseitig in Leitungsverbindung mit dem von dem einen, insbesondere zweiten, Abgasstrom (10b) durchströmten Mitteldruckwärmetauscher, insbesondere Mitteldrucküberhitzer, steht oder der als Niederdruckwärmetauscher (3), insbesondere Niederdruckverdampfer (LP ECO 1), ausgebildet ist und dampfseitig in Leitungsverbindung mit dem von dem einen, insbesondere zweiten, Abgasstrom (10b) durchströmten Niederdruckwärmetauscher(5), in particular high pressure superheater (HP SH 1), or as medium pressure heat exchanger, in particular medium pressure superheater, or as low pressure heat exchanger (6), in particular low pressure superheater (LP SH 1), and from the other, in particular first, of the two exhaust gas flows (10a ) at least one heat exchanger is flowed through, which is designed as a high pressure heat exchanger (1), in particular high pressure evaporator (HP EVA 1), and on the steam side in line connection with the high pressure heat exchanger (5), in particular high pressure superheater (10b) through which the one, in particular second, exhaust gas stream (10b) flows. HP SH 1), or which is designed as a medium-pressure heat exchanger, in particular a medium-pressure evaporator, and is in line on the steam side with the medium-pressure heat exchanger, in particular a medium-pressure superheater, through which the one, in particular second, exhaust gas stream (10b) flows, or which is as a low-pressure heat exchanger (3), in particular low-pressure evaporator (LP ECO 1), trained det is and, on the steam side, in line connection with the low-pressure heat exchanger through which the one, in particular second, exhaust gas stream (10b) flows
(6), insbesondere Niederdrucküberhitzer (LP SH 1), steht. (6), especially low-pressure superheater (LP SH 1), is available.
2. Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweils von dem anderen, insbesondere ersten, Abgasstrom (10a) durchströmte Wärmetauscher (1, 3) und der damit dampfseitig jeweils in Leitungsverbindung stehende, von dem einen, insbesondere zweiten, Abgasstrom (10b) durchströmte Wärmetauscher (5, 6) leitungsmäßig jeweils in Reihe geschaltet sind und der in Bezug auf die Dampfströmungsrichtung im Wasser-Dampf-Kreislauf (15) jeweils stromabwärts gelegene Wärmetauscher (5, 6) ausgangsseitig Dampf, insbesondere überhitzten Dampf, in eine zur Hochdruckturbine (14a) führende Leitungsverbindung einspeist. 2. Waste heat recovery system (9.1) according to claim 1, characterized in that the heat exchanger (1, 3) through which the other, in particular the first, exhaust gas stream (10a) flows, and the heat exchanger (1, 3) which is connected to it on the steam side, of the one, in particular the second, Exhaust gas flow (10b) through which heat exchangers (5, 6) are each connected in series and with respect to the direction of steam flow in the water-steam cycle (15) each downstream heat exchanger (5, 6) feeds steam, in particular superheated steam, on the outlet side into a line connection leading to the high-pressure turbine (14a).
3. Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von dem einen, insbesondere zweiten, der beiden Abgasströme (10b) mindestens ein weiterer Wärmetauscher durchströmt wird, der als Hochdruckwärmetauscher (7), insbesondere Hochdruckvorwärmer (HP ECO 2), oder als Mitteldruckwärmetauscher, insbesondere Mitteldruckvorwärmer, oder als Niederdruckwärmetauscher, insbesondere Niederdruckvorwärmer, ausgebildet ist. 3. Waste heat recovery system (9.1) according to claim 1 or 2, characterized in that one, in particular the second, of the two exhaust gas flows (10b) flows through at least one further heat exchanger, which acts as a high-pressure heat exchanger (7), in particular a high-pressure preheater (HP ECO 2) , or is designed as a medium-pressure heat exchanger, in particular a medium-pressure preheater, or as a low-pressure heat exchanger, in particular a low-pressure preheater.
4. Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von dem anderen, insbesondere ersten, der beiden Abgasströme (10a) mindestens ein weiterer Wärmetauscher durchströmt wird, der als Hochdruckwärmetauscher (2), insbesondere Hochdruckvorwärmer (HP ECO 1), oder als Mitteldruckwärmetauscher, insbesondere Mitteldruckvorwärmer, oder als Niederdruckwärmetauscher (4), insbesondere Niederdruckvorwärmer (LP ECO 1), ausgebildet ist. 4. Waste heat recovery system (9.1) according to one of the preceding claims, characterized in that the other, in particular the first, of the two exhaust gas flows (10a) flows through at least one further heat exchanger, which acts as a high-pressure heat exchanger (2), in particular a high-pressure preheater (HP ECO 1) , or as a medium-pressure heat exchanger, in particular a medium-pressure preheater, or as a low-pressure heat exchanger (4), in particular a low-pressure preheater (LP ECO 1).
5. Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der beiden Abgasströmen (10a, 10b) jeweils mehrere in Bezug auf die Abgasströmungsrichtung in Reihe geschaltete Wärmetauscher aus der Gruppe der Vorwärmer (LP ECO 1, HP EC01, HP ECO 2) und/oder Verdampfer (LP EVA 1, HP EVA 1) und/oder Überhitzer (LP SH 1, HP SH 1) durchströmt, die in die Speisewasserleitung (17) und/oder dampfseitig in den Wasser dampf-Kreislauf (15) eingebunden sind. 5. Waste heat recovery system (9.1) according to one of the preceding claims, characterized in that each of the two exhaust gas flows (10a, 10b) each have a plurality of heat exchangers connected in series with respect to the exhaust gas flow direction from the group of preheaters (LP ECO 1, HP EC01, HP ECO 2) and / or evaporator (LP EVA 1, HP EVA 1) and / or superheater (LP SH 1, HP SH 1) that flows into the feed water line (17) and / or on the steam side into the steam circuit (15 ) are involved.
6. Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) zur Nutzung von aus Abgasströmen rückgewonnener Wärmeenergie zur Stromerzeugung mittels Wasserdampfs in einem Dampfkraftwerk, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 - 5, wobei die Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) mindestens vier jeweils von einem von zwei Abgasströmen (10a, 10b) durchströmte, dampferzeugende Wärmetauscher (1, 3, 5, 6) umfasst, die dampfseitig in einen gemeinsamen Wasser-Dampf-Kreislauf (15) des Dampfkraftwerks, der einen Dampfturbinensatz (14) mit mindestens einer Niederdruck- (14b) und einer Hochdruckturbine (14a) sowie angeschlossenem Generator (16) zur Stromerzeugung aufweist, integriert sind, wobei von diesen vier Wärmetauschern (1, 3, 5, 6) zwei als Hochdruckwärmetauscher (1, 5) und zwei als Niederdruckwärmetauscher (3, 6) ausgebildet sind und jeweils ein Hochdruckwärmetauscher (5; 1) und ein Niederdruckwärmetauscher (6; 3) von jeweils einem der beiden Abgasströme (10a, 10b) durchströmt werden, wobei von den beiden jeweils von demselben Abgasstrom (10a, 10b) durchströmten Wärmetauschern (1, 3; 5, 6) der Hochdruckwärmetauscher (1; 5) in Bezug auf die Strömungsrichtung dieses jeweiligen Abgasstromes (10a; 10b) jeweils stromaufwärts des6. Waste heat recovery system (9.1) for using heat energy recovered from exhaust gas flows to generate electricity by means of water vapor in a steam power plant, in particular according to one of claims 1 - 5, the waste heat recovery system (9.1) flowing through at least four each of one of two exhaust gas flows (10a, 10b) , steam-generating heat exchangers (1, 3, 5, 6), which on the steam side in a common water-steam circuit (15) of the steam power plant, which has a steam turbine set (14) with at least one low-pressure (14b) and a high-pressure turbine (14a) and a connected generator (16) for generating electricity, are integrated, of these four heat exchangers (1, 3, 5, 6) two as high-pressure heat exchangers (1, 5) and two as low-pressure heat exchangers (3 , 6) are formed and a high pressure heat exchanger (5; 1) and a low pressure heat exchanger (6; 3) are flowed through by one of the two exhaust gas flows (10a, 10b), the same exhaust gas flow (10a, 10b) flowing through each of the two Heat exchangers (1, 3; 5, 6) of the high-pressure heat exchangers (1; 5) in relation to the flow direction of this respective exhaust gas stream (10a; 10b) in each case upstream of the
Niederdruckwärmetauschers (3; 6) angeordnet ist, und wobei die beiden Hochdruckwärmetauscher (1, 5) und die beidenLow-pressure heat exchanger (3; 6) is arranged, and wherein the two high-pressure heat exchangers (1, 5) and the two
Niederdruckwärmetauscher (3, 6) dampfseitig leitungsmäßig jeweils in Reihe geschaltet sind und der in Bezug auf die Dampfströmungsrichtung im Wasser-Dampf- Kreislauf (15) stromabwärts gelegene Hochdruckwärmetauscher (5) der beiden in Reihe geschalteten Hochdruckwärmetauscher (1, 5) ausgangsseitig Dampf in eine zur Hochdruckturbine (14a) führende Leitungsverbindung einspeist und der in Bezug auf die Dampfströmungsrichtung im Wasser-Dampf-Kreislauf (15) stromabwärts gelegene Niederdruckwärmetauscher (6) der beiden in Reihe geschalteten Niederdruckwärmetauscher (3, 6) ausgangsseitig Dampf in eine zurLow-pressure heat exchangers (3, 6) are connected in series on the steam side and the high-pressure heat exchangers (5) of the two high-pressure heat exchangers (1, 5) connected in series with respect to the direction of steam flow in the water-steam circuit (15) downstream into a steam to the high-pressure turbine (14a) and the downstream low-pressure heat exchanger (6) of the two low-pressure heat exchangers (3, 6) connected in series with respect to the direction of steam flow in the water-steam circuit (15) feeds steam on the outlet side into one of the two low-pressure heat exchangers (3, 6)
Niederdruckturbine (14b) führende Leitungsverbindung einspeist. Low-pressure turbine (14b) feeds leading line connection.
7. Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer der beiden Abgasströme (10a, 10b) ein erster/der erste Abgasstrom (10a) ist und dass der von diesem ersten Abgasstrom (10a) durchströmte Hochdruckwärmetauscher (1) ein in einen Hochdruckteil (17a) der Speisewasserleitung (17) des Wasser-Dampf-Kreislaufs (15) eingebundener7. Waste heat recovery system (9.1) according to one of the preceding claims, characterized in that one of the two exhaust gas flows (10a, 10b) is a first exhaust gas flow (10a) and that the high pressure heat exchanger (1) through which this first exhaust gas flow (10a) flows one integrated into a high-pressure part (17a) of the feedwater line (17) of the water-steam circuit (15)
Hochdruckverdampfer (HP EVA 1) und der von diesem ersten Abgasstrom (10a) durchströmte Niederdruckwärmetauscher (3) ein in einen Niederdruckteil (17b) der Speisewasserleitung (17) des Wasser-Dampf-Kreislaufs (15) eingebundenerHigh-pressure evaporator (HP EVA 1) and the low-pressure heat exchanger (3) through which this first exhaust gas stream (10a) flows and is integrated into a low-pressure part (17b) of the feedwater line (17) of the water-steam circuit (15)
Niederdruckverdampfer (LP EVA 1) ist. Low pressure evaporator (LP EVA 1) is.
8. Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einer der beiden Abgasströme (10a, 10b) ein zweiter/der zweite Abgasstrom (10b) ist und dass der von diesem zweiten Abgasstrom (10b) durchströmte Hochdruckwärmetauscher (5) ein Hochdrucküberhitzer (HP SH 1) und der von diesem zweiten Abgasstrom (10b) durchströmte Niederdruckwärmetauscher (6) ein Niederdrucküberhitzer (LP SH 1) ist. 8. Waste heat recovery system (9.1) according to one of the preceding claims, characterized in that one of the two exhaust gas flows (10a, 10b) is a second / the second exhaust gas flow (10b) and that the high pressure heat exchanger (5) through which this second exhaust gas flow (10b) flows a high pressure superheater (HP SH 1) and the low-pressure heat exchanger (6) through which this second exhaust gas stream (10b) flows is a low-pressure superheater (LP SH 1).
9. Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einem oder beiden der beiden Abgasströme (10a, 10b) jeweils ein in Bezug auf die Strömungsrichtung dieses jeweiligen Abgasstromes (10a, 10b) stromaufwärts des jeweiligen mindestens einen Wärmetauschers, insbesondere des jeweiligen Hochdruckwärmetauschers (1 ; 5), angeordneter Gasbrenner oder Gas- Booster (8) zugeordnet ist, der in Leitungsverbindung mit dem jeweiligen Abgasstrom (10a, 10b) steht und der ein heißes Abgas erzeugt, das dem jeweiligen Abgasstrom (10a, 10b) zu seiner Temperaturerhöhung über diese Leitungsverbindung stromaufwärts des jeweiligen mindestens einen Wärmetauschers, insbesondere des jeweiligen Hochdruckwärmetauschers (1, 5), zumischbar ist. 9. Waste heat recovery system (9.1) according to one of the preceding claims, characterized in that one or both of the two exhaust gas flows (10a, 10b) in each case one in relation to the flow direction of this respective exhaust gas flow (10a, 10b) upstream of the respective at least one heat exchanger, in particular of the respective high-pressure heat exchanger (1; 5), arranged gas burner or gas booster (8) is assigned, which is in line connection with the respective exhaust gas flow (10a, 10b) and which generates a hot exhaust gas that the respective exhaust gas flow (10a, 10b) can be added to its temperature increase via this line connection upstream of the respective at least one heat exchanger, in particular of the respective high-pressure heat exchanger (1, 5).
10. Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abgasströme (10a, 10b) Teile eines aufgeteilten Abgasstromes oder zwei getrennt entnommene Abgasströme einer oder mehrerer Industrieanlagen sind. 10. Waste heat recovery system (9.1) according to one of the preceding claims, characterized in that the two exhaust gas flows (10a, 10b) are parts of a split exhaust gas flow or two separately extracted exhaust gas flows from one or more industrial plants.
11. Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der andere, insbesondere erste, Abgasstrom (10a) eine Temperatur von 350 °C - 850 °C, vorzugsweise von 420 °C - 550 °C, aufweist. 11. Waste heat recovery system (9.1) according to one of the preceding claims, characterized in that the other, in particular first, exhaust gas stream (10a) has a temperature of 350 ° C - 850 ° C, preferably 420 ° C - 550 ° C.
12. Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 6, dadurch gekennzeichnet, dass der eine, insbesondere zweite, Abgasstrom (10b) eine Temperatur von 350 °C - 850 °C, vorzugsweise nach Zumischung von Abgas des Gasbrenners oder Gas-Boosters (8) eine Temperatur von 550 °C - 1100 °C, insbesondere eine Temperatur zwischen 600 °C und 900 °C, aufweist. 12. Waste heat recovery system (9.1) according to one of the preceding claims 6, characterized in that the one, in particular the second, exhaust gas stream (10b) has a temperature of 350 ° C - 850 ° C, preferably after admixing exhaust gas from the gas burner or gas booster ( 8) has a temperature of 550 ° C - 1100 ° C, in particular a temperature between 600 ° C and 900 ° C.
13. Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem einen, insbesondere zweiten, Abgasstrom (10b) durchströmte mindestens eine Wärmetauscher ein Hochduckwärmetauscher (5) ist oder die von dem einen, insbesondere zweiten, Abgasstrom (10b) durchströmten Wärmetauscher einen Hochdruckwärmetauscher (5) umfassen, der Wasserdampf mit einem Druck von 70 - 100 bar und einer Temperatur von 510 °C - 540 °C erzeugt und in den Wasser- Dampf-Kreislauf (15) einspeist. 13. Waste heat recovery system (9.1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one heat exchanger through which the one, in particular second, exhaust gas flow (10b) flows is a high-pressure heat exchanger (5) or that of the one, in particular second, exhaust gas flow (10b) ) flowed through Heat exchangers comprise a high-pressure heat exchanger (5) which generates water vapor at a pressure of 70-100 bar and a temperature of 510 ° C.-540 ° C. and feeds it into the water-steam circuit (15).
14. Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem einen, insbesondere zweiten, Abgasstrom (10b) durchströmte Wärmetauscher ein Niederdruckwärmetauscher (6) ist oder die von dem einen, insbesondere zweiten, Abgasstrom (10b) durchströmten Wärmetauscher einen Niederdruckwärmetauscher (6) umfassen, der Wasserdampf mit einem Druck von 3 - 5 bar und einer Temperatur von 230 °C - 265 °C erzeugt und in den Wasser- Dampf- Kreislauf (15) einspeist. 14. Waste heat recovery system (9.1) according to one of the preceding claims, characterized in that the heat exchanger through which the one, in particular the second, exhaust gas stream (10b) flows is a low-pressure heat exchanger (6) or which the one, in particular the second, exhaust gas stream (10b) flows through Heat exchangers comprise a low-pressure heat exchanger (6) which generates water vapor at a pressure of 3 - 5 bar and a temperature of 230 ° C - 265 ° C and feeds it into the water-steam circuit (15).
15. Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der andere, insbesondere erste, Abgasstrom (10a) einen größeren Volumenstrom bildet als der eine, insbesondere zweite, Abgasstrom (10b). 15. Waste heat recovery system (9.1) according to one of the preceding claims, characterized in that the other, in particular first, exhaust gas flow (10a) forms a larger volume flow than the one, in particular second, exhaust gas flow (10b).
16. Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) nach einem der Ansprüche 7 - 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckverdampfer (LP EVA 1; 3) Bestandteil einer Anlageneinheit (18) ist, die von dem anderen, insbesondere ersten, Abgasstrom (10a) durchströmt wird und die in Bezug auf die Strömungsrichtung dieses anderen, insbesondere ersten, Abgasstromes (10a) stromaufwärts des Niederdruckverdampfers (LP EVA 1 ; 3) einen in den Hochdruckteil (17a) der Speisewasserleitung (17) des Wasser-Dampf-Kreislaufs (15) eingebundenen ersten Hochdruckvorwärmer (HP ECO 1; 2) sowie stromabwärts des Niederdruckverdampfers (LP EVA 1; 3) einen in den Niederdruckteil (17b) der Speisewasserleitung (17) des Wasser-Dampf-Kreislaufs (15) eingebundenen Niederdruckverdampfer (LP ECO 1; 4) umfasst. 16. Waste heat recovery system (9.1) according to one of claims 7-15, characterized in that the low-pressure evaporator (LP EVA 1; 3) is part of a system unit (18) through which the other, in particular first, exhaust gas stream (10a) flows and the, in relation to the flow direction of this other, in particular first, exhaust gas stream (10a) upstream of the low-pressure evaporator (LP EVA 1; 3), a first high-pressure preheater integrated into the high-pressure part (17a) of the feedwater line (17) of the water-steam circuit (15) (HP ECO 1; 2) and downstream of the low-pressure evaporator (LP EVA 1; 3) a low-pressure evaporator (LP ECO 1; 4) integrated into the low-pressure part (17b) of the feedwater line (17) of the water-steam circuit (15).
17. Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) nach einem der Ansprüche 8 - 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdrucküberhitzer (LP SH 1; 6) und der Hochdrucküberhitzer (HP SH 1; 5) Bestandteile einer weiteren Anlageneinheit (19) sind, die von dem einen, insbesondere zweiten, Abgasstrom (10b) durchströmt wird und die in Bezug auf die Strömungsrichtung dieses einen, insbesondere zweiten, Abgasstromes (10b) stromabwärts des Niederdrucküberhitzers (LP SH 1; 6) einen in den Hochdruckteil (17a) der Speisewasserleitung (17) des Wasser-Dampf-Kreislaufs (15) eingebundenen zweiten Hochdruckvorwärmer (HP ECO 2; 7) umfasst. 17. Waste heat recovery system (9.1) according to any one of claims 8-16, characterized in that the low-pressure superheater (LP SH 1; 6) and the high-pressure superheater (HP SH 1; 5) are components of a further system unit (19), which of the one , in particular second, exhaust gas stream (10b) is flowed through and which, with respect to the flow direction of this one, in particular second, exhaust gas stream (10b) downstream of the low-pressure superheater (LP SH 1; 6) has an in the high-pressure part (17a) of the feedwater line (17) of the water-steam circuit (15) comprises a second high-pressure preheater (HP ECO 2; 7).
18. Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) zusammen mit mindestens einer weiteren, in Bezug auf die Anordnung und Einbindung ihrer Wärmetauscher in den Wasser-Dampf-Kreislauf (15) vorzugsweise identisch zur Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) aufgebauten weiteren18. Waste heat recovery system (9.1) according to one of the preceding claims, characterized in that the waste heat recovery system (9.1) together with at least one further, with regard to the arrangement and integration of its heat exchanger in the water-steam circuit (15), preferably identical to the waste heat recovery system (9.1) further built up
Abwärmerückgewinnungsanlage (9.2), die parallel zurWaste heat recovery system (9.2), which runs parallel to
Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) in den Wasser-Dampf-Kreislauf (15) eingebunden ist und bei welcher ebenfalls jeweils mindestens ein Wärmetauscher, vorzugsweise jeweils ein Hochdruckwärmetauscher (5; 1) und einWaste heat recovery system (9.1) is integrated into the water-steam circuit (15) and in which there is also at least one heat exchanger, preferably one high-pressure heat exchanger (5; 1) and one
Niederdruckwärmetauscher (6; 3), von jeweils einem von zwei weiteren Abgasströmen (11a, 11b) durchströmt werden, zu einem Wärmerückgewinnungssystem (9) zur Stromerzeugung mittels Wasserdampf zusammengeschaltet ist. Low-pressure heat exchanger (6; 3), each of which has one of two further exhaust gas flows (11a, 11b) flowing through it, is interconnected to form a heat recovery system (9) for generating electricity by means of steam.
19. Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie oder das damit gebildete Wärmerückgewinnungssystem (9) mittels eines an den Dampfturbinensatz (14) angeschlossenen Generators (16) oder mehrerer an den Dampfturbinensatz (14) angeschlossener Generatoren (16) eine elektrische Leistung von 2 - 70 MWel erzeugt. 19. Waste heat recovery system (9.1) according to one of the preceding claims, characterized in that it or the heat recovery system (9) formed therewith by means of a generator (16) connected to the steam turbine set (14) or a plurality of generators (16) connected to the steam turbine set (14) ) generates an electrical output of 2 - 70 MWel.
20. Abwärmerückgewinnungsanlage (9.1 , 9.2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasströme (10a, 10b) und/oder die weiteren Abgasströme (11a, 11b) Abgasströme einer oder mehrerer Sinterkühlanlagen oder einer oder mehrerer Ofenanlagen oder einer oder mehrerer Glasöfen, insbesondere einer oder mehrerer Floatglas- oder Behälterglas-Anlagen, sind. 20. Waste heat recovery system (9.1, 9.2) according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas flows (10a, 10b) and / or the further exhaust gas flows (11a, 11b) exhaust gas flows of one or more sinter cooling systems or one or more furnace systems or one or more Glass furnaces, in particular one or more float glass or container glass systems, are.
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